A sötét energia elvezethet egy második (harmadik, negyedik) Nagy Bummhoz egy új kutatás szerint – (ford. Juhász Gábor)

Van olyan kozmológiai elképzelés, amely szerint az Univerzum örökké tágul; egy másik szerint viszont a tágulás elér egy maximális méretet, és utána már nem tágul, de nem is húzódik össze.

Az elméleti kutatók a múltban felvázoltak egy olyan fejlődési útvonalat is, melyen az Univerzum tágulása egyszer a jövőben majd csak megállhat, utána pedig összehúzódás kezdődik, és az Univerzum újra egyetlen pontba tér vissza, vagyis egy “Nagy Reccsben” végződhet. Az elméleti kozmológia azt a lehetőséget is felvetette, hogy ezután a folyamat újrakezdődik, és a Világegyetem ciklikus: az Univerzum egy ősrobbanásban – Nagy Bummban – elkezdődig, a tágulás folytatódik, majd egy maximális méret elérése után megáll a tágulás, összehúzódás kezdődik, minden egy pontba húzódik össze (ez a Nagy Reccs), majd újra tágul egy újabb ősrobbanás után, és így újra- és újra indítja az általunk ismert teret és időt.

Robbanással vagy nyöszörgő recsegéssel fog tehát véget érni a világegyetem? Két elméleti fizikus egy friss kutatásukban további lehetőséget vetett fel: talán az Univerzum soha nem ér véget.

Kutatásuk során, mely megpróbálta meghatározni a sötét energia természetét – ami egy jelenleg nem teljesen megértett fizikai jelenség és amelyről azt gondoljuk, hogy ez okozza a Világegyetem egyre gyorsabb és gyorsabb tágulását -, azt találták, hogy e kozmikus tágulás üteme nem mindig állandó.

Ehelyett, mint írják, a sötét energia időről-időre “ki és bekapcsolhat”, egyszer megnövelve a kozmosz méretét, máskor annyira összehúzva, hogy a feltételek adottak egy új Nagy Bumm megtörténtéhez – és ezáltal egy új világegyetem születéséhez.

A “Nagy Megmenekülés”

Világegyetemünk jelenleg egy gyorsuló tágulás időszakában van: a kozmosz egyre gyorsabban lesz egyre nagyobb minden eltelt pillanattal. A kozmológusok a gyorsulás okát sötét energiának nevezték el. Ez azonban csak egy név valamire, amiről nem tudjuk, hogy micsoda, mibenléte miben keresendő. Ha ez a gyorsulás megmarad, akkor az Univerzumunk végül addig tágul, hogy egy adótt helyről nézve nem is látunk más galaxist, más anyagot a beláthatóság határáig, minden más olyan távolra kerül, hogy a fénynek nincs elég ideje, hogy elérjen hozzánk, vagyis minden a teljes, látszólagos eltűnésig tágul.

Ez nem az első felfúvódás időszaka lenne. A Nagy Bumm legkorábbi pillanataiban az energiák és a sűrűség olyan extrém mértéket öltöttek, mellyel a jelenlegi fizika nem tudott  megbirkózni – ez szingularitás volt, egy végtelen anyag- és energiasűrűségű pont, ahol a matematikánk csődöt mond. A tágulás kezdeti időszaka után viszont felfúvódás ment végbe, amit a kozmológusok inflációs korszaknak neveznek. Az inflációs korszakban a Világegyetem rendkívül gyors tágulási szakaszon ment át; ez szintén kevéssé értett folyamat, de a lényege az, hogy amíg az infláció tartott addig az Univerzum rendkívül kis időtartam alatt óriási – a mainál sokkal gyorsabb ütemű – méretnövekedésen esett át. Azonban sem az Univerzum inflációjának oka, sem a mai gyorsuló ütemű tágulás oka nem ismert. Azt sem tudjuk, vajon két különböző fizikai oka van-e a két dolognak, vagy azonos.

A csillagászok régóta tűnődnek azon, hogy e két gyorsuló tágulási időszak – az egyik a Nagy Bumm legkorábbi, inflációs pillanataiban, a másik a jelenkorban – kapcsolatban vannak-e egymással, van-e közös okuk és hogy vajon az ezeket okozó jelenség megkerüli-e a Nagy Bumm szingularitás problémáját.

Dinamikus démonok

Ezt megválaszolandó, két elméleti fizikus közzétett egy kutatást 2023. február 7-én az arXiv kéziratok nyilvános adattárában, amely az Univerzum egy olyan modelljét vizsgálta, melyben a sötét energia mindig is szerepet játszott. A korábbi kutatás a sötét energiát különböző időpontokban “bekapcsolódónak” írta le a kozmikus tágulás előidézésében, de az új kutatás egy sokkal valószínűbb modellt vázol, mely magába foglalja az anyagot és a sugárzást és a sötét energiát is.

Látni akarták, hogy a sötét energiával elkerülhető-e a Nagy Bumm szingularitása, hajthatja-e ez az energiaforma az inflációs korszakbeli felfúvódást és gyorsíthatja-e a későbbi – mai – Világegyetem tágulását. Annak érdekében, hogy elkerüljék a kezdeti szingularitást, az Univerzum nem indulhat egy végtelen sűrűségű pontból. Ehelyett a Világegyetemnek, amiben élünk, egy végtelenségig ismétlődő “Nagy Visszapattanások” (Nagy Reccsek és Nagy Bummok váltakozásának) sorozatából az egyik lenne.

Ebben az esetben a sötét energia egy bizonyos méret eléréséig tágítja az Univerzumot, de aztán ezen energia átalakítja saját magát, összehúzódásra kényszerítve a világegyetemet. Ezt követően a kozmosz elszenvedi a “Nagy Reccset”, de mielőtt elérné a végtelen szingularitás állapotát, a sötét energia ismét átfordul, előidézve egy hihetetlenül gyors felfúvódást és újrakezdve egy új ciklust.

Egy finomhangolt mechanizmus

A kutatók találtak egy olyan sötét energia modellt, amely teljesítette a nyerő hármast (felfúvódás, tágulás, összeomlás), de döntően az anyag és a sugárzás nem lehet jelen az extrém korai Univerzumban, különben meggátolnák a felfúvódást.

Ehelyett, az anyagnak és a sugárzásnak egyből a felfúvódás után kellett megjelenniük, miközben a sötét energia egy része elbomlik, elöntve a világegyetemet fénnyel és anyaggal.

A kezdeti sikerek után a kutatók nem tudták megtalálni a sötét energia modellek egy olyan általános osztályát, amely mindig azonos eredményre vezetett volna. Ehelyett mesterségesen kellett a kvantummechanika által előre jelzettnél kisebb értéket bevezetniük a jelenkori gyorsuló tágulásra, hogy pontosan a megfelelő végeredményt kapják.

Mint átható, elég spekulatív elképzelésről van szó. Ha a sötét energia ilyen és ilyen tulajdonságokkal bír, akkor az Univerzum tágulása így és így viselkedik – körülbelül erről van szó. Azonban, ha a feltevések és az azokból származó következmények egyike se mond ellent a jelenlegi megfigyelési anyagnak, akkor ez egy lehetséges világmodell. Lehetséges, de nem biztos. Ahhoz, hogy elvessük vagy bebizonyítsuk, olyan megfigyelési tényre lenne szükségünk, amely kizárja vagy megerősíti az elméletből származó jóslatokat.

Ez az új kutatás azonban ígéretes irányba mutat, életképes felületet biztosítva az ehhez hasonló modellek további felfedezéséhez. Az embereknek nem feltétlenül az a végzetük, hogy egy hideg, üres kozmoszban éljenek, mert a sötét energia másként is viselkedhet a távoli jövőben. Csak a folyamatos kutatás fogja feltárni végső sorsunkat.

Eredetileg a LiveScience-en jelent meg.