Kuidas Universum lõpeb? Praegu on kosmoloogidel kaks võrdselt piinavat stsenaariumi, mis on kavandatud Universumi pikaajaliseks saatuseks. Teisest küljest võiks Universumi laienemine lõputult jätkuda tänu tumeda energia kiirendusele. Meie ees oleks külm ja üksildane tulevik, kuna teised galaktikad kaovad kaugele. Minu tänane külaline on Eric Linder Lawrence Berkeley riiklikust laborist ja ta soovitab katseid, mis aitaksid meil teada saada, milline neist kahest saatusest meid ees ootab.
Kuulake intervjuud: Universumi saatus (6,2 MB)
Või tellige Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: kas oskate välja panna kaks saatust, mis võivad meie universumit oodata?
Eric Linder: Noh, meie pilt universumi saatusest on tõesti viimase 5-10 aasta jooksul dramaatiliselt muutunud. Me tavatsesime arvata, et see on üsna lihtne, küsimus oli vaid selles, kui palju sisu Universumis oli, kui palju selles oli. Kui asja oleks piisavalt, põhjustaks gravitatsiooniline külgetõmbejõud Universumi praeguse laienemise aeglustumise ja põhimõtteliselt uuesti kokkuvarisemise ning meil oleks see, mida mõned inimesed nimetavad meie Universumi lõpetamiseks suureks krigiks. Ja kui poleks piisavalt ainet, poleks ka praeguse laienemise aeglustamiseks piisavalt gravitatsiooni ja see lihtsalt muutuks üha laialivalguvamaks - külmemaks ja üksildasemaks elukohaks. 1998. aastal avastasid need kaks teadlaste rühma väga veider juhtum, et Universumi paisumine ei aeglustunud ei dramaatiliselt ega isegi mitte järk-järgult, Universumi aine raskusjõu mõjul, vaid hoopis kiirenenud. See kiirenes. Nagu oleksite pesapalli õhku lasknud, teate, et see aeglustub, saavutab haripunkti ja jõuab tavaliselt tagasi Maale. Kui viskate selle piisavalt kõvasti, läheb see orbiidile. Kuid siin viskas Universum pesapalli õhku ja nüüd, kui pesapall eemaldub üha kiiremini ja kiiremini. Nii et see on teadlasi täiesti hämmingus ja oli täiesti vastupidine sellele, mida me ootasime. Selle uue pildi all näib Universumi saatus olevat see, et see laieneb lihtsalt igavesti ja igavesti, muutub külmemaks, hajusamaks, aatomid hajuvad üha enam laiali, galaktikate vaheline kaugus suureneb. Ja see Universumi saatus, mida mõnikord nimetatakse ka "soojussurmaks", muutub kõik lihtsalt väga külmaks ja liikumatuks ning üksteisest isoleerituks.
Kuid see sõltub sellest, mis selle kiirenduse põhjustab. See on suur mõistatus. Võimalik, et füüsika, mis meile selle kiirenduse annab, võib ootamatult kaduda, sel juhul jõuame tagasi varasema pildi juurde, kus Universum võib kokku kukkuda. Või võib see teha midagi täiesti veidrat ja me ei tea. Nii et see on suur küsimus, mida tahame teada saada. Milline on Universumi saatus, kuid püüdes aru saada, milline on selle kiirenduse füüsika.
Fraser: Miks pole sellele küsimusele seni vastatud? Kas me pole saanud supernoovade kohta piisavalt head pilku?
Linder: Õige, nagu ma ütlesin, avastati selle laienemise kiirenemine alles 1998. aastal. Ja inimesed pole istunud kätel, nad on üritanud sellele küsimusele vastata väga kirglikult. Saades rohkem supernoovasid, saame neid plahvatavaid tähti kasutada nagu universumis ilutulestikku. Kui me teame, et ilutulestik kustub alati sama energiaga, sama heledusega, võime öelda, kui kaugel nad asuvad, kui heledad nad meile tänapäeval ilmuvad. Ja seega vajame rohkem neid supernoove ja üha rohkem ka kaugemaid, et saaksime kaardistada Universumi ajalugu; Universumi laienemine pikema aja jooksul. Ja inimesed teevad seda järk-järgult. Käimas on mõned väga suured projektid, mille teleskoobid proovivad saada kõigest kümneid supernoove, nüüd proovime saada sadu supernoovasid. Kuid lõpuks, et neile põhiküsimustele tõesti vastata, vajame tuhandeid supernoovasid suurte vahemaade tagant. Selle saamiseks vajame vaatlusi kosmosest, nii et praegu on meil üks kosmoseteleskoop - Hubble'i kosmoseteleskoop -, mis sobib selliste vaatluste jaoks, ja see teeb suurepärast tööd. See näeb kõige kaugemat supernoovat, mille me oleme veel avastanud; umbes 10 miljardit aastat kosmose ajaloos, kuid ta suudab neid näha ainult ükshaaval. Ja see, mida teadlased pakkusid, on see, et ehitame uue kosmosevaatluskeskuse, uue kosmoseteleskoobi, mille nimi on SNAP (Supernova Acceleration Probe), ja see võimaldab tuhandeid supernoovasid saada väga tõhusalt, väga kiiresti, nähes neid äärmiselt nõrgana ja äärmiselt sügav. Ja see on teadusringkondade kujutlusvõime tõesti kaasa löönud. Riiklikust teaduste akadeemiast ja erinevatelt erialaorganisatsioonidelt on tulnud arvukalt soovitusi, kuidas mingi selline kosmosevaatluskeskus välja mõtleb: milleks see salapärane füüsika põhjustab selle täiesti ebahariliku kiirenduse, mis toimib gravitatsioonile vastupidiselt? Nii et see on peaaegu nagu raskusjõu tõrjuv versioon, mis tegelikult kirjutab kõik füüsikaõpikud ümber. Nii arvavad paljud inimesed, et peame tõesti nende vaatluste, täpsemate vaatluste ja veel paljude vaatlustega, nagu te rääkisite, edasi minema. Peame lihtsalt täiustama andmeid, mis meil juba on, ja tehnoloogia on piisavalt hea, et saaksime selle välja käia. See lihtsalt nõuab, et me maha istuksime ja asja üles ehitaksime, selle käivitaksime ja prooviksime need vastused teada saada.
Fraser: Nüüd olen kuulnud päris palju soovitusi selle tumeda energia kohta. Milliseid asju otsiksite oma tähelepanekutest, mis võiksid olla võrreldavad mõne esitatud teooriaga?
Linder: Nii et tumeda energia kõigi kontseptsioonide vanaisa tõi välja Albert Einstein juba 1917. aastal, mida ta nimetas kosmoloogiliseks konstandiks. Ja see ei olnud toona tähelepanekutega nõus ja nii läks see omamoodi korraks pensionile. Ja iga paarikümne aasta tagant tõid teadlased selle tagasi, et öelda, võib-olla see võib seletada mõnda muud meie tehtud tähelepanekut. Ja siis läheb tagasi pensionile, sest see ei sobi tegelikult. Kuid nüüd näib, et käes on aeg, et see 90 aastat vana idee Einsteinilt tagasi tuua, sest see võib anda selle kiirenduse Universumi laienemiseks. See on väga lihtne pilt selle kiirenduse saamiseks, kuid see ei lahenda kõike. Selles on mõned väga mõistatuslikud aspektid. Mis te arvate, kui teeksite mõned naiivsed arvutused, oleks see, et see peaks küll universumit kiirendama, kuid oleks pidanud universumi kiirendama juba kõige esimesest hetkest alates ja meil poleks universumit, mida me täna näeme, kui see juhtuks . Tegelikult poleks me suutnud saada tähti ja galaktikaid ning struktuuri, mida näeme Universumis. Ja nii peab mingil põhjusel olema palju nõrgem, kui me selle loodusväärtusena arvaksime. Nii et on võimalik, et see on vastus, kuid me ei saa aru, miks see on nii nõrk, võrreldes sellega, mis meie arvates peaks olema. Selle ümber käimiseks pakuvad inimesed välja need muud ideed, see kvintessentsi idee või 5. aine Universumis, kus see toimib nagu kosmoloogiline konstant, kuid see varieerub ajas ja seega võib see alguse saada väga nõrgalt ja tänapäeval see võib domineerida Universumi laienemises. Ja nii, see on ahvatlev idee, kuid kellelgi pole tegelikult ühtegi esimest põhimõtet, kuidas see täpselt toimima panna. Praegu on see kontseptsioon, kuid üksikasju selle kohta, kuidas see füüsikast tuleneb, pole veel välja töötatud. See on veel üks asi, millest võime väga huvitatud olla. Teine võimalus on andmete analüüsimise viis, öeldes, et noh, gravitatsioon on atraktiivne jõud, selle on andnud Einsteini üldise relatiivsusteooria teooria. Võib-olla laguneb seal midagi. Võib-olla on see, mida me näeme, gravitatsiooniteooria jaotus, nagu me sellest aru saame. Inimesed on tulnud välja ideedega, mis hõlmavad näiteks lisamõõtmeid. Ainult kolme mõõtme asemel kosmoses võib kosmoses olla veel mõni lisamõõt ning see gravitatsioon hakkab järk-järgult omamoodi välja lekkima sellesse ruumi lisamõõtmesse, mis muudab selle nõrgemaks ja see toimib gravitatsiooni vastanduses ja annab meile kiirenduse . Nii et meil on kõik need uskumatult põnevad võimalused, kuidas füüsika võib muutuda, ja me ei tea, mis need on. Ja seega vajame neid väga üksikasjalikke tähelepanekuid Universumi laienemise kaardistamiseks näiteks supernoovade kaudu, neid plahvatavaid tähti - ja on ka teisi meetodeid -, et proovida ja otsustada, kuidas me füüsikaõpikud ümber kirjutame ; mis suunas peame asju kustutama ja uusi asju kirjutama. Niisiis, see on uskumatult põnev teadlastele, kellel on niimoodi mõistatusi.
Fraser: millal need missioonid kavandatakse? Millal peaksid need toimima?
Linder: Nii on NASA ja USA energeetikaministeerium kokku leppinud, et teevad koostööd missiooni orbiidile viimiseks. Selle üldnimetus on ühine Dark Energy Mission. Ja praegu käivad uuringud, kuidas sellist kosmoseteleskoopi kavandada. Ja me loodame, et kui piisavalt avalikkust üles näidatakse, on suur huvi ja professionaalsed ühiskonnad - näiteks Riiklikud Teaduste Akadeemiad, kes sellist missiooni soovitasid. Kui nad seda jätkuvalt toetavad, loodame, et saame selle edasi arendada ja umbes 6–7 aasta jooksul käivitada. Nii et on väga võimalik, et nüüd saavad kooli õpilased teada vastused asjadele 6–7 aasta jooksul, nii et praegu pole ühelgi kutselisel teadlasel vähimatki aimugi, milline on vastus. Nii et see on alati väga põnev, kui suudame õpilastele öelda ja üldsusele öelda: teate 6-7 aasta pärast, kui meil pole aimugi, mis vastus praegu on. Saate 6 või 7 aasta pärast targemaks kui praegu. Nii et see on tõesti põnev ettevõtmine keset aastat.
Fraser: Ja kui teil oleks oma tee, kas see oleks tuline kuum surm või külmalt külmutav surm?
Linder: Ma arvan, et peamine, mida tahaksin, on see, et see oleks kaugel. Nii et me teame, et Universumi otsad ei lähe vähemalt kümneks miljardiks aastaks - umbes nii pikaks ajaks, mis meil juba universumis on olnud -, nii et see pole miski, mille üle peame öö läbi muretsema, aga ma ei tea, mis oleks parim lahendus. Võite väita, et midagi sellist nagu Einsteini gravitatsiooniteooria ümberlükkamine ja lihtsalt täiesti uus füüsikaraamistik ning uus territoorium, mida uurida. See võib olla kõige põnevam tulemus, kus võib tekkida igasuguseid erinevaid võimalusi. Kuid nagu teile viidatakse, universumi saatus, mis haarab meie kõigi kujutlusvõimet, alates teadlastest kuni koolilasteni.
