Multiverse teooria, mis väidab, et Universumeid võib olla mitu või isegi lõpmatu arv, on kosmoloogias ja teoreetilises füüsikas austatud kontseptsioon. Kui termin ulatub tagasi 19. sajandi lõppu, siis selle teooria teaduslik alus tugines kvantfüüsikale ja kosmoloogiliste jõudude, nagu mustad augud, ainsused ja Suure Paugu teooriast tulenevad probleemid, uurimisele.
Üks põletavamaid küsimusi selle teooria kohta on see, kas elu võis eksisteerida mitmes universumis või mitte. Kui füüsikaseadused tõepoolest muutuvad ühest universumist teise, mida see võib tähendada kogu elu jaoks? Rahvusvaheliste teadlaste meeskonna uue uuringusarja kohaselt võib elu olla ühine kogu Multiverses (kui see tegelikult olemas on).
Uuringud pealkirjaga “Tume energia mõju galaktikate moodustumisele. Mida hoiab meie universumi tulevik? ” ja “Galaktika moodustumise efektiivsus ja kosmoloogilise konstandi mitmetahuline seletus EAGLE simulatsioonidega” ilmusid hiljuti Kuningliku Astronoomiaühingu igakuised teated. Varasemat uuringut juhtis Durhami ülikooli magistrant Jaime Salcido
Viimast juhtis Sydney ülikooli John Templetoni teadur Luke Barnes Sydney astronoomiainstituut. Mõlemasse meeskonda kuulusid Lääne-Austraalia ülikooli rahvusvahelise raadioastronoomia uuringute keskuse, Liverpool John Moorese ülikooli astrofüüsika uurimisinstituudi ja Leideni ülikooli Leideni observatooriumi liikmed.
Koos püüdis uurimisrühm välja selgitada, kuidas kosmose kiirenenud laienemine oleks võinud mõjutada tähtede ja galaktikate teket meie universumis. See kiirenev laienemiskiirus, mis on kosmoloogia Lambda-külma tumeda aine (Lambda-CDM) lahutamatu osa, tulenes probleemidest, mille esitas Einsteini üldise relatiivsusteooria teooria.
Einsteini väljavõrrandite tagajärjel mõistis füüsik, et Universum on alates Suurest Paugust kas laienemis- või kokkutõmbumisseisundis. 1919. aastal vastas Einstein, pakkudes välja kosmoloogilist konstanti (esindatud Lambda), mis oli jõud, mis “pidurdas” gravitatsiooni mõjusid ja kindlustas sellega Universumi staatilise ja muutumatu.
Vahetult pärast seda võttis Einstein selle ettepaneku tagasi, kui Edwin Hubble paljastas (teiste galaktikate punanihke mõõtmise põhjal), et Universum oli tõepoolest laienemisseisundis. Einstein läks ilmselt nii kaugele, et kuulutas kosmoloogilise konstandi selle tagajärjel oma karjääri suurimaks viga. 1990. aastate lõpus kosmoloogilise laienemisega seotud uuringud panid tema teooria siiski ümber hindama.
Lühidalt, käimasolevad suuremahulise Universumi uuringud näitasid, et viimase 5 miljardi aasta jooksul on kosmiline laienemine kiirenenud. Sellisena astronoomid hakkasid hüpoteesima salapärase, nähtamatu jõu olemasolu, mis seda kiirendust juhtis. Seda jõudu, mida rahvapäraselt tuntakse kui "tumedat energiat", nimetatakse ka kosmoloogiliseks konstandiks (CC), kuna see vastutab gravitatsiooni mõju vastu.
Sellest ajast peale on astrofüüsikud ja kosmoloogid püüdnud mõista, kuidas Tume Energia oleks võinud kosmilist evolutsiooni mõjutada. See on probleem, kuna meie praegused kosmoloogilised mudelid ennustavad, et meie universumis peab olema rohkem tumedat energiat, kui on täheldatud. Suurema hulga tumeda energia arvelevõtmine põhjustaks aga nii kiire laienemise, et see lahjendaks ainet enne, kui võiksid tekkida tähed, planeedid või elu.
Seetõttu otsisid Salcido ja meeskond esimese uuringu käigus, kuidas rohkem tumedat energiat mõjutada tähtede moodustumise kiirust meie universumis. Selleks viisid nad läbi hüdrodünaamilisi simulatsioone, kasutades projekti EAGLE (Evolution and Assembly of GaLaxies and nende Environments) - üks vaadeldava universumi kõige realistlikumaid simulatsioone.
Neid simulatsioone kasutades kaalus töörühm Dark Energy (selle vaadeldava väärtuse) mõju tähtede moodustumisele viimase 13,8 miljardi aasta jooksul ja veel 13,8 miljardit aastat tulevikus. Sellest lähtuvalt töötas meeskond välja lihtsa analüütilise mudeli, mis näitas, et tumedal energial - hoolimata kosmilise paisumise kiiruse erinevusest - on tähtede moodustumisel Universumis ebaoluline mõju.
Lisaks näitasid nad, et lambda mõju muutub märkimisväärseks alles siis, kui universum on juba suurema osa oma tähtmassist tootnud ja see põhjustab tähtede moodustumise üldtiheduse vähenemist ainult umbes 15%. Nagu Salcido Durhami ülikooli pressiteates selgitas:
„Paljude füüsikute jaoks on seletamatu, kuid näiliselt eriline tumeda energia kogus meie Universumis masendav mõistatus. Meie simulatsioonid näitavad, et isegi kui universumis oleks palju rohkem tumedat energiat või isegi väga vähe, avaldaks see tähtede ja planeetide moodustumisele vaid minimaalset mõju, suurendades väljavaateid, et elu võib eksisteerida kogu Multiverse piirkonnas. "
Teises uuringus kasutas meeskond sama EAGLE-i koostöö simulatsiooni, et uurida erineva astme CC mõju galaktikatele ja tähtedele tekkimisele. See koosnes selliste universumide simuleerimisest, mille Lambda väärtused olid vahemikus 0 kuni 300-kordsed meie universumis täheldatud praegusest väärtusest.
Kuna aga Universumi tähtede moodustumise kiirus saavutas haripunkti umbes 3,5 miljardit aastat enne kiireneva laienemise algust (ca 8,5 miljardit aastat tagasi ja 5,3 miljardit aastat pärast Suurt Pauku), oli CC suurenemine selle kiirusele vaid väike mõju tähtede moodustumisest.
Need kokkuvõtlikult näitasid need simulatsioonid, et multiversioonis, kus füüsikaseadused võivad väga erineda, ei avaldaks pimedama energia kosmilise kiirendatud laienemise mõju olulist mõju tähtede või galaktikate moodustumise kiirusele. See omakorda näitab, et Multiverse'i teised universumid oleksid vähemalt teoorias peaaegu sama elamiskõlblikud kui meie oma. Nagu dr Barnes selgitas:
“Varem arvati, et Multiverse seletab tumeda energia vaadeldavat väärtust loteriina - meil on õnnepilet ja elame Universumis, mis moodustab ilusaid galaktikaid, mis võimaldavad elu sellisena, nagu me seda tunneme. Meie töö näitab, et meie pilet tundub niiöelda natuke liiga õnnelik. See on erilisem, kui kogu eluks vajalik olla. See on Multiverse probleem; mõistatus jääb. ”
Kuid meeskonna uuringud seavad kahtluse alla ka Multiverse teooria võime selgitada tumeda energia täheldatud väärtust meie universumis. Nende teadusuuringute kohaselt jälgiksime, kui elaksime multiversumis, pimeduse energiat 50 korda rohkem kui see, mis me oleme. Ehkki nende tulemused ei välista Multiverse võimalust, seletaks seda pisikest tumeda energia hulka, mida oleme täheldanud, paremini veel avastamata loodusseadusega.
Nagu professor Richard Bower, Durhami ülikooli arvutusliku kosmoloogia instituudi liige ja paberil olnud kaasautor, selgitas:
Tähtede moodustumine universumis on võitlus gravitatsiooni ligimeelitamise ja tumeda energia tagasilükkamise vahel. Oleme oma simulatsioonides leidnud, et universumid, millel on palju rohkem tumedat energiat kui meie oma, võivad õnnelikult moodustada tähti. Miks siis selline nõrk kogus tumedat energiat meie universumis? Arvan, et peaksime otsima uut füüsikaseadust, mis selgitaks meie universumi seda kummalist omadust, ja Multiverse'i teooria aitab füüsikute ebamugavust päästa. "
Need uuringud on õigeaegsed, kuna need on seotud Stephen Hawkingi lõpliku teooriaga, mis seavad kahtluse alla Multiverse olemasolu ja pakkusid selle asemel välja piiratud ja mõistlikult sujuva Universumi. Põhimõtteliselt näitavad kõik kolm uurimust, et arutelu selle üle, kas me elame Multiverses või mitte ja tumeda energia rollist kosmilises evolutsioonis, pole kaugeltki möödas. Kuid võime oodata järgmise põlvkonna missioone, mis pakuvad tulevikus kasulikke vihjeid.
Nende hulka kuuluvad James Webbi kosmoseteleskoop (JWST), Laivälja infrapuna-uuringuteleskoop (WFIRST) ja sellised maapealsed vaatluskeskused nagu Ruutkilomeetrine massiiv (SKA). Lisaks meie päikesesüsteemis eksoplaneetide ja objektide uurimisele on see missioon pühendatud esimeste tähtede ja galaktikate moodustumise uurimisele ning Dark Energy rolli määramisele.
Veelgi enam, eeldatakse, et kõik need missioonid saavad oma esimese valguse millalgi 2020. aastatel. Nii et püsige kursis, sest rohkem teavet - koos kosmoloogiliste mõjudega - saabub kõigest mõne aasta pärast!
