Tere tulemast tagasi programmi Cosmology 101 kolmandasse ja viimasesse osasse. Siiani oleme vaadanud universumi ajalugu kuni praeguseni. Aga mis saab edasi? Kuidas meie universum lõpeb? Ja kuidas saame olla nii kindlad, et lugu just nii lahti läks?
Robert Frost kirjutas kord: “Mõni ütleb, et maailm lõppeb tulega; mõned ütlevad jääs. ” Samuti on mõned teadlased postuleerinud, et universum võib surra kas dramaatilise, kataklüsmilise surma - kas "suure rebendi" või "suure raputuse" - või aeglasema, järkjärgulisema "suure külmumise". Meie kosmose lõplik saatus on selle kujuga palju seotud. Kui universum oleks avatud nagu sadul, ja tumeda energia energiatihedus suurenes piiritult, muutuks kosmose paisumiskiirus lõpuks nii suureks, et isegi aatomid laguneksid laiali - suur rebend. Ja kui universum oleks suletud, nagu kera, ja gravitatsiooni tugevus trükkis tumeda energia mõju, kosmose väljapoole paisumine peatub lõpuks ja pöördub tagasi, kukkudes ise suureks krigiks.
Tulekahju poeetilisest ilust hoolimata eelistavad praegused tähelepanekud meie universumile jäist lõppu - suurt külmumist. Teadlased usuvad, et elame ruumiliselt tasases universumis, mille laienemine kiireneb tumeda energia olemasolu tõttu; siiski on kosmose koguenergiatihedus tõenäoliselt niinimetatud kriitilisest tihedusest väiksem või sellega võrdne, nii et suurt rebenemist ei toimu. Selle asemel triivib universumi sisu lõpuks üksteisest liiga kaugele ning soojuse ja energia vahetus lakkab. Kosmos on jõudnud maksimaalse entroopia seisundisse ja ükski elu ei suuda seda üle elada. Masendav ja natuke antiklimaatiline? Võib-olla. Kuid tõenäoliselt pole see tajutav enne, kui universum on vähemalt kaks korda suurem kui praegune vanus.
Sel hetkel võite karjuda: „Kuidas me seda kõike teame? Kas see pole kõik lihtsalt ohjeldamatu spekulatsioon? " Noh, kõigepealt teame ilma igasuguse kahtluseta, et universum laieneb. Astronoomilised vaatlused näitavad järjekindlalt, et kaugetest tähtedest pärit valgus on meie suhtes alati punaselt nihutatud; see tähendab, et selle lainepikkus on kosmose laienemise tõttu venitatud. Kella tagasi kerimisel viib see kahe võimaluseni: kas laienev universum on alati eksisteerinud ja vanus lõpmatu, või hakkas see laienema väiksematest iseenda versioonidest kindlal ajal minevikus ja on seega kindla vanusega. Pikka aega toetasid püsiseisundi teooria pooldajad endist seletust. Alles Arno Penzias ja Robert Wilson avastasid kosmilise mikrolaine tausta 1965. aastal. Suure paugu teooriast sai universumi päritolu kõige aktsepteeritum seletus.
Miks? Midagi nii suurt kui meie kosmos võtab täieliku jahtumiseni üsna kaua aega. Kui tegelikult algas universum just sellistest villilistest energiatest, mida suure paugu teooria ennustab, peaksid astronoomid nägema täna veel mingit järelejäänud soojust. Ja nad teevad seda: ühtlane 3K sära, mis on taeva igas punktis ühtlaselt hajutatud. Mitte ainult - vaid ka WMAP ja muud satelliidid on CMB-s täheldanud pisikesi ebahomogeensusi, mis vastavad täpselt kvantitatiivsuste algsele spektrile, mida ennustas suure paugu teooria.
Mida veel? Vaadake heledate elementide suhtelist arvukust universumis. Pidage meeles, et kosmose noore elu esimestel minutitel oli ümbritsev temperatuur tuumasünteesi toimumiseks piisavalt kõrge. Termodünaamika seadused ja baroonide (s.o prootonid ja neutronid) suhteline tihedus määravad koos täpselt, kui palju deuteeriumit (raske vesinik), heeliumi ja liitiumi võiks sel ajal moodustada. Nagu selgub, leidub meie praeguses universumis palju rohkem heeliumi (25%!), Kui tähtede keskel nukleosünteesi teel võiks tekkida. Samal ajal põhjustab kuuma varajane universum - nagu see, mida suure paugu teooria postuleerib - täpne valguselementide proportsioonid, mida teadlased kosmoseajakirjas jälgivad.
Kuid oodake, on veel midagi. Suuremahulise struktuuri jaotust universumis saab väga hästi kaardistada, tuginedes ainult CMB-s täheldatud anisotroopiatele. Pealegi näib tänapäeva suuremahuline struktuur suure punase nihkega struktuurist väga erinev, viidates dünaamilisele ja arenevale universumile. Lisaks näib, et vanimate tähtede vanus on kooskõlas kosmose vanusega, mille on andnud suure paugu teooria. Nagu igal teoorial, on sellel ka oma nõrgad küljed - näiteks horisondi probleem või tasasuse probleem või tumeda energia ja tumeda aine probleemid; kuid üldiselt vastavad astronoomilised tähelepanekud suure paugu teooria ennustustele palju tihedamalt kui ühegi konkurendi idee. Kuni selle muutumiseni tundub, et suure paugu teooria on siin selleks, et jääda.
