Нове дослідження показує, що темна енергія може призвести до другого Великого вибуху

Всесвіт закінчиться тріском чи плачем? Пара фізиків-теоретиків запропонувала третій шлях: можливо, Всесвіт ніколи не закінчиться. У дослідженні, яке намагається визначити природу темної енергії — таємничого явища, яке, як вважають, змушує Всесвіт розширюватися все швидше й швидше щомиті, — фізики виявили, що космічне розширення не завжди є даністю. Натомість, пишуть вони, темна енергія може періодично «вмикатися» і вимикатися, іноді збільшуючи космос, іноді звужуючи його, поки не створяться умови для нового Великого вибуху — і для народження нового Всесвіту.

Зараз наш Всесвіт переживає фазу стрімкого розширення: з кожною миттю космос стає все більшим. Космологи не розуміють причини цього прискорення, яке вони називають темною енергією. Якщо це прискорення збережеться, то наш Всесвіт зрештою розшириться в забуття, а вся матерія та випромінювання будуть розірвані на частини.

Це був би не перший період стрімкого зростання. У найперші моменти Великого вибуху енергія та щільність були настільки екстремальними, що існуюча фізика не може впоратися — вона передбачає сингулярність, точку нескінченної щільності, де математика руйнується. Після цього Всесвіт пережив період неймовірно швидкого розширення, відомий як інфляція, який також погано вивчений.

Астрономи довго задавалися питанням, чи пов’язані ці дві фази прискореного розширення — одна в найперші моменти Великого вибуху, а друга — у нинішню епоху, і чи сутність, яка рухає їх обома, уникне проблеми великого вибуху. сингулярність.

Щоб відповісти на це питання, пара фізиків-теоретиків опублікувала дослідження в базі даних препринтів arXiv, яка розглядала модель Всесвіту, де темна енергія завжди відігравала роль. Попередні дослідження моделювали темну енергію, яка «вмикалася» в різний час для стимулювання космічного розширення, але нове дослідження пропонує більш реалістичну модель, яка включає матерію та випромінювання.

Вони хотіли побачити, чи зможе темна енергія уникнути сингулярності Великого вибуху, спричинити інфляцію та прискорити пізній Всесвіт. Щоб уникнути цієї початкової сингулярності, Всесвіт не може починатися з точки нескінченної щільності. Натомість всесвіт, у якому ми живемо, мав би бути одним із нескінченної серії повторюваних «великих відскоків».

У цьому сценарії темна енергія керує Всесвітом, поки він не досягне певного розміру. Але потім темна енергія трансформується, змушуючи Всесвіт стискатися. Потім космос зазнає великої кризи, але безпосередньо перед тим, як досягти стану нескінченної щільності, темна енергія повертається знову, викликаючи період неймовірно швидкої інфляції та починаючи цикл заново.

Дослідники знайшли модель темної енергії, яка виконувала трифекту. Але найважливіше те, що матерія та випромінювання не могли бути присутніми в надзвичайно ранньому Всесвіті, інакше вони зіпсували інфляцію. Натомість матерія та випромінювання мали з’явитися відразу після інфляції, оскільки частина темної енергії розпадалася, заповнюючи Всесвіт світлом і матерією.

Хоча спочатку це було успішно, дослідники не змогли знайти загальний клас моделей темної енергії, які завжди могли б привести до однакових результатів. Натомість їм довелося штучно ввести менше значення для сучасного прискореного розширення, ніж передбачає квантова механіка, щоб отримати точний правильний результат.

Однак це нове дослідження вказує на багатообіцяючий напрямок, забезпечуючи життєздатну платформу для подальшого вивчення подібних моделей. Людям не обов’язково судилося жити в холодному порожньому космосі, тому що темна енергія може поводитися інакше в далекому майбутньому. Тільки продовження досліджень розкриє нашу остаточну долю.