Hogyan véget ér az univerzum? Jelenleg a kozmológusoknak két, ugyanolyan szorongó forgatókönyve van, amelyeket az univerzum hosszú távú sorsára terveztek. Másrészt az univerzum terjeszkedése a sötét energia gyorsulásának köszönhetően határozatlan ideig folytatódhat. Hideg, magányos jövővel szembesülnénk, amikor más galaxisok távolba esnek. Ma a vendégem Eric Linder a Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratóriumból, és kísérleteket javasol, amelyek segíthetnek nekünk megtudni, melyik a két sors vár ránk.
Hallgassa meg az interjút: A világegyetem sorsa (6,2 MB)
Vagy iratkozz fel a Podcastra: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Meg tudja-e mutatni a két sorsot, amelyek várhatják az univerzumunkat?
Eric Linder: Nos, a mi világegyetem sorsának képe drámai módon megváltozott az elmúlt 5-10 évben. Úgy gondoltuk, hogy meglehetősen egyszerű, csak az volt a kérdés, hogy mennyi tartalom van az Univerzumban, mennyi az anyag. Ha elegendő anyag lenne, akkor a gravitációs vonzereje miatt az Univerzum lelassul jelenlegi terjeszkedésében, és alapvetően újra összeomlik, és rendelkeznünk kell azzal, amit egyesek nagy roppantásnak hívnak, hogy az univerzumunk véget érjen. És ha nem lenne elegendő anyag, akkor nem lenne elegendő gravitáció a jelenlegi terjeszkedés lelassításához, és ez csak egyre szélesebb körben elterjedt - egy hidegebb és magányosabb élethely. 1998-ban ez a két tudóscsoport egy nagyon bizarr előfordulás, hogy az Univerzum tágulása nem drámai módon, sem pedig még fokozatosan sem lassult az univerzumban levő anyag súlya alatt, hanem felgyorsult. Gyorsult. Olyan, mintha egy baseballt dobott fel a levegőbe, akkor tudod, hogy ez végül lelassul, eléri a csúcsot, és általában visszajön a Földre. Ha elég erősen dobja, akkor kering a pályára. De itt az Universe baseballt dobott a levegőbe, és most, hogy az baseball egyre gyorsabban halad el. Tehát ez teljesen megzavarja a tudósokat, és teljesen ellentétes volt azzal, amit vártunk. Ezen új kép alapján úgy tűnik, hogy az Univerzum sorsa örökké örökre terjeszkedik, hidegebbé válik, diffúzabbá válik, az atomok egyre szélesebb körben terjednek, a galaxisok közötti távolság növekszik. És megvan a Világegyetem sorsa, amelyet néha „hőhalálnak” is hívnak, ahol minden csak nagyon hideg és mozdulatlanvá válik, és elszigetelten van egymástól.
De attól függ, hogy mi okozza ezt a gyorsulást. Ez a nagy rejtély. Lehetséges, hogy a fizika, amely ezt a gyorsulást adja nekünk, hirtelen eltűnhet, ebben az esetben visszatérnénk a korábbi képhez, ahol az Univerzum összeomolhat. Vagy megtehet valami teljesen bizarr dolgot, és nem tudjuk. Tehát ez egy nagy kérdés, amelyet ki akarunk deríteni. Mi a világegyetem sorsa, de megpróbálom kitalálni, hogy mi a fizika ebben a gyorsulásban?
Fraser: Miért nem válaszoltak erre a kérdésre eddig? Nem láttuk-e elég jól a szupernóvákat?
Linder: Mint mondtam, ennek a terjeszkedésnek a felgyorsulását csak 1998-ban fedezték fel. És az emberek nem ültek a kezükre, ők nagyon szenvedélyesen próbálták megválaszolni ezt a kérdést. Azáltal, hogy több szupernóvat szerezünk, felhasználhatjuk ezeket a robbantó csillagokat, mint a tűzijáték az Univerzumban. Ha tudjuk, hogy a tűzijáték mindig ugyanazzal az energiával, azonos fényerővel kialszik, megmondhatjuk, milyen messze vannak, mennyire fényesen jelennek meg nekünk ma. Tehát többre van szükségünk ezekre a szupernóvákra, és egyre távolabbra van szükségünk, hogy feltérképezzük az univerzum történetét; az Univerzum kibővülése hosszabb ideig. És az emberek fokozatosan ezt teszik. Vannak nagyon nagy projektek folyamatban, amelyekben a távcsövek a földön próbálják megszerezni azt, ami csak tíz szupernóva volt, most több száz szupernóvát próbálunk megszerezni. De végül, hogy valóban megválaszoljuk ezeket az alapvető kérdéseket, nagy távolságokra lesz szükségünk több ezer szupernóvára. Ennek eléréséhez megfigyelésekre lesz szükségünk az űrből, tehát jelenleg van egy űrteleszkópunk - a Hubble Űrtávcső -, amely alkalmas az ilyen jellegű megfigyelésekre, és nagyszerű munkát végez. Látja a legtávolabbi szupernóvákat, amelyeket még felfedeztünk; körülbelül 10 milliárd évvel a világűrben, de csak egyenként láthatja őket. És a tudósok azt javasolták, hogy építsünk egy új űrmegfigyelő intézetet, egy új távcsövet az űrben, SNAP (Supernova Acceleration Probe) néven, és ez képes lesz nagyon sok ezer szupernóvát kinyerni nagyon hatékonyan, nagyon gyorsan, látva őket rendkívül halvány és rendkívül mély. És ez valóban megragadta a tudományos közösség képzeletét. A Nemzeti Tudományos Akadémia és a különböző szakmai szervezetek számos javaslatot adtak arra, hogy egy ilyen űrmegfigyelő intézet kitalálja: mi okozza ezt a titokzatos fizikát a teljesen szokatlan gyorsulásnak, amely a gravitációval ellentétesen működik? Tehát szinte olyan, mint a gravitáció visszataszító változata, amely valóban az összes fizikai tankönyvet átírja. Tehát sok ember úgy gondolja, hogy valóban tovább kell lépnünk ezekkel a megfigyelésekkel, pontosabb megfigyelésekkel és még sok más megfigyeléssel, amiről beszéltél. Fejlesztenünk kell a már meglévő adatokat, és a technológia elég jó ahhoz, hogy kimenthessük és meg tudjuk csinálni. Csak arra van szükség, hogy üljünk le és építsük fel a dolgot, elindítsuk és megpróbáljuk kideríteni ezeket a válaszokat.
Fraser: Most már nagyon sok javaslatot hallottam, hogy mi lehet ez a sötét energia. Milyen dolgokat keresne megfigyeléseiben, amelyek összevethetik a feltett elméletek néhányát?
Linder: Tehát Albert Einstein 1917-ben egészen a sötét energia minden fogalmának nagyapja előterjesztette, amit kozmológiai állandónak neveztek. És akkoriban nem értett egyet a megfigyelésekkel, és így egy ideig nyugdíjba vonult. És néhány évtizeden keresztül a tudósok visszahozták, hogy mondják, nos, talán ez magyarázhatja néhány egyéb megfigyelésünket is. És akkor visszatér a nyugdíjba, mert nem igazán illeszkedik. De most úgy tűnik, hogy itt az ideje, hogy visszaszerezze ezt a 90 éves koncepciót Einsteintől, mert ez felgyorsíthatja az Univerzum terjeszkedését. Ez egy nagyon egyszerű kép, hogyan kaphatja meg ezt a gyorsulást, de nem oldja meg mindent. Vannak valóban nagyon rejtélyes vonatkozásai. Amit gondolhatna, ha valamilyen naiv számítást elvégezne, az az, hogy fel kell gyorsítania az Univerzumot, de el kellett volna gyorsítania az Univerzumot egészen az idõ elsõ pillanatától kezdve, és nem lenne a mai világegyetem, amelyet ma látunk, ha ez történt. . Valójában nem lennénk képesek megszerezni a csillagokat és galaxiseket, valamint az Univerzumban látott szerkezetet. És tehát valamilyen okból sokkal gyengébbnek kell lennie, mint azt gondolnánk, mint annak természetes értékét. Tehát lehetséges, hogy ez a válasz, de nem értjük, miért olyan gyenge, ahhoz képest, amire gondolnunk kell. Hogy ezt megkerüljék, az emberek felveszik ezeket a többi ötletet, ezt a kvinteszencia ötletét, vagy egy ötödik anyagot az Univerzumhoz, ahol úgy viselkedik, mint a kozmológiai állandó, de időben változik, és így nagyon gyengenek indulhat, és ma ez uralhatja az univerzum terjeszkedését. És tehát ez egy vonzó ötlet, de senkinek sincs valójában első, alapvető ötlete arról, hogyan lehet pontosan működni. Jelenleg ez egy koncepció, de a részleteket még nem dolgozták ki, hogy hogyan alakul ki a fizika. Tehát ez egy másik dolog, amelyben nagyon érdekelhetünk. Egy másik lehetőség az, hogy elemezzük az adatokat, mondván: nos, a gravitáció vonzó erő, ezt az Einstein általános relativitáselmélete adta. Lehet, hogy valami ott bomlik. Talán az, amit látunk, a gravitáció elméletének megoszlása, ahogy azt megértjük. Az emberek olyan ötletekkel álltak elő, amelyek például extra dimenziókat vonnak maguk után. A három térbeli dimenzió helyett néhány további dimenzió is lehet a térben, és ez a gravitáció fokozatosan egyre kiszivárog erre a térbeli extra dimenzióra, és ez egyre gyengébbé válik, és szemben áll a gravitációval, és gyorsulást eredményez. . Tehát mindezen hihetetlenül izgalmas lehetőségeink vannak arra, hogy a fizika hogyan változhat, és nem tudjuk, melyek ezek. Szüksége van tehát ezekre a nagyon részletes megfigyelésekre, amelyek az univerzum kiterjedésének feltérképezésére szolgálnak, például a szupernóvák révén, ezek a felrobbanó csillagok - és vannak más módszerek is - valóban megpróbálják eldönteni, hogy hogyan fogjuk átírni a fizika tankönyveit ; milyen irányba kell kezdenünk a dolgok törlését és az új dolgok beírását. Tehát hihetetlenül izgalmas az olyan tudósok számára, akiknek rejtvényei vannak ilyenekkel szemben.
Fraser: Mikor tervezik ezeket a missziókat indítani? Mikor kell működniük?
Linder: Tehát a NASA és az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma megállapodtak abban, hogy együtt fognak működni a misszió pályájára állítása érdekében. Ennek általános nevét a Joint Dark Energy Mission-nek hívják. És jelenleg folynak tanulmányok arról, hogyan lehetne megtervezni egy ilyen űrteleszkópot. Reméljük, hogy ha elegendő közönség erõs érdeklõdést mutat, és a szakmai társadalmak - mint például a Nemzeti Tudományos Akadémia, amely ilyen küldetést javasolt. Ha továbbra is támogatják ezt, reméljük, hogy 6-7 éven belül továbbléphetünk. Tehát nagyon valószínű, hogy az iskolai hallgatók 6-7 év alatt megismerik a dolgokra adott válaszokat, és jelenleg egyetlen profi tudósnak semmi semmilyen fogalma sincs arról, hogy mi a válasz. Tehát mindig nagyon izgalmas az, ha el tudjuk mondani a hallgatóknak, és el tudjuk mondani a nyilvánosságnak: 6-7 év múlva megismerkedsz a dolgokkal, hogy fogalmunk sincs, mi a válasz jelenleg. 6 vagy 7 év alatt okosabb leszel, mint jelenleg. Tehát nagyon izgalmas törekvés a közepén lenni.
Fraser: És ha megvan az utad, tüzes meleg halál vagy hidegen fagyasztó halál lenne?
Linder: Azt hiszem, a legfontosabb, amit szeretnék, hogy távol legyen. Tehát tudjuk, hogy az Univerzum vége nem lesz legalább tízmilliárd évig tartó - körülbelül azon időtartamra, amellyel már rendelkeztünk az Univerzumban -, tehát semmi külön nem kell, hogy egy éjszakánként foglalkozzunk, de én nem tudom, mi lenne a legjobb megoldás. Azt állíthatnád, hogy valami hasonló lehet Einstein gravitációs elméletének megdöntésére, és csak egy teljesen új fizikai keretrendszerre és új felfedezésre váró területre. Ez lehet a legizgalmasabb eredmény, ahol mindenféle különféle lehetőség felmerülhet. De amire utal, az Univerzum sorsa, amely valóban megragadja mindenki képzeletünket, a tudósoktól az iskolás gyerekekig.
