|
Μπορεί να υπήρχαν μέχρι τώρα θεωρίες ότι το σύμπαν θα
τελειώσει με μία Μεγάλη Σχισμή (rip) ή με μία Μεγάλη Σύνθλιψη, αλλά η πιο πρόσφατη θεωρία, για τον τρόπο με τον οποίο θα τελειώσει,
δέχεται πως ό,τι υπάρχει μέσα σε αυτό θα απορροφηθεί από μια γιγάντια σκουληκότρυπα.
Είναι ένα σενάριο σύνθλιψης που ονομάζεται η
θεωρία του 'Μεγάλου Ταξιδιού' ή 'Big Trip'.
Σύμφωνα με τον κοσμολόγο Pedro Gonzalez-Diaz του Ινστιτούτου Μαθηματικών και
Θεμελιώδους Φυσικής στη Μαδρίτη, η βαθμιαία εισροή της αποκαλούμενης
ενέργειας φάντασμα σε μία σκουληκότρυπα θα μπορούσε να την αναγκάσει να 'φουσκώσει'
τόσο πολύ, έτσι ώστε να κατάπινε τελικά ολόκληρο το Σύμπαν. Δηλαδή, το
σύμπαν θα καταλήξει να γίνει μια σκουληκότρυπα-σύμπαν.
Η ενέργεια φάντασμα είναι ακριβώς ο τύπος της ενέργειας που
χρειάζεται για να δημιουργηθεί μια σκουληκότρυπα, ενώ είναι μια υποθετική εξήγηση για τη σκοτεινή ενέργεια,
την πιο αινιγματική ουσία που ίσως είναι υπεύθυνη για την επιταχυνόμενη
διαστολή του σύμπαντος.
"Και επομένως, οι σκουληκότρυπες θα ήταν στην πραγματικότητα
αναμενόμενα συστατικά του χωροχρονικού αφρού, εάν η σκοτεινή ενέργεια
είναι πραγματικά η φανταστική ενέργεια", εξηγεί ο Pedro Gonzalez-Diaz.
Οι σκουληκότρυπες είναι θεωρητικές δομές που συνδέουν δύο
περιοχές του χώρου ή ακόμα και δύο παράλληλα σύμπαντα. Στο σενάριο λοιπόν
του Diaz η ενέργεια φάντασμα εισέρχεται από το ένα άκρο της σκουληκότρυπας
αυξάνοντας υπερβολικά το μέγεθος της, τόσο πολύ και τόσο γρήγορα που θα
'καταπιεί' όλο το σύμπαν.
Όμως ο Crristian Armendariz-Picon,
στο πανεπιστήμιο των Συρακουσών της Νέας Υόρκης, σχολιάζοντας την
άποψη του Diaz λέει ότι είναι "μια αξιοπρόσεκτη θεωρία, αλλά τι γίνεται με
το άλλο άκρο της σκουληκότρυπας;"
Η ενέργεια φάντασμα
Μια καθοριστική ιδιότητα της ενέργειας φάντασμα είναι ότι η
ενεργειακή πυκνότητά της w αυξάνεται όσο περνάει ο χρόνος. Αυτή ακριβώς η
ιδιότητα είναι εκείνη που μπορεί να ερμηνεύσει την επιταχυνόμενη διαστολή
του σύμπαντος. Ο βαθμός αυτής της 'αχαλίνωτης' ώθησης για την κοσμική
διαστολή εκφράζεται δηλαδή με την ενεργειακή πυκνότητα w, της ενέργειας
φάντασμα.
Σε αντίθεση, η ενεργειακή πυκνότητα όλης της γνωστής ύλης μειώνεται ή
παραμένει σταθερή κατά τη διάρκεια του χρόνου. Αυτό έχει οδηγήσει μερικούς
θεωρητικούς φυσικούς να προτείνουν ότι η ενέργεια φάντασμα θα αναγκάσει το
σύμπαν να αυξάνεται συνέχεια για πάντα έως ότου "ανατιναχθεί" τελικά .
Οι υπολογισμοί του Pedro Gonzalez-Diaz συνδύασαν δύο θεωρίες. Η πρώτη
αναφέρεται στο αποτέλεσμα της αύξησης της σκοτεινής ενέργειας, επειδή η
μάζα Μ μιας μαύρης τρύπας αλλάζει με ένα ρυθμό ανάλογο της ακτίνας του
λαιμού μιας σκουληκότρυπας. Από την άλλη χρησιμοποιώντας αρκετά μοντέλα
για τον υπολογισμό της πυκνότητας της σκοτεινής ενέργειας, γίνεται ένας
συνδυασμός αυτών των δύο φαινομένων. Έτσι, αν η ενεργειακή πυκνότητα της
σκοτεινής ενέργειας w > - 1 τότε η μάζα μιας μαύρης τρύπας θα αυξάνεται
σταθερά σε αντίθεση με τη μείωση που προβλέπει η θερμική εκπομπή κατά
Hawking, αλλά εάν w < - 1, τότε όλες οι υπάρχουσες μαύρες τρύπες σταθερά
θα έχαναν όλη τη μάζα τους για να εξαφανιστούν τελικά, μα εντελώς ξαφνικά,
στο λεγόμενο Big Rip (Μεγάλο Σχίσμα), με μια διαδικασία που συμφωνεί με
την εξάτμιση κατά Hawking, ανεξάρτητα από το πόσο μικρή μπορεί να ήταν η
αρχική μάζα των μαύρων οπών.
Ακριβώς τα αντίθετα αποτελέσματα έχουμε στην περίπτωση που το αντικείμενο
που προσαρτά τη σκοτεινή ενέργεια είναι μία σκουληκότρυπα κατά Lorentzian
Morris-Thorne. Τότε όταν w < - 1 (όταν δηλαδή οι μαύρες τρύπες χάνουν τη
μάζα τους) ο λαιμός μιας σκουληκότρυπας αυξάνει το μέγεθος του κατά τέτοιο
τρόπο ώστε ολόκληρο το ίδιο το επιταχυνόμενο σύμπαν θα κλειστεί μέσα στον
λαιμό πριν φθάσει η εποχή του Μεγάλου Σχίσματος.
Ακολούθως εάν η ενέργεια φάντασμα κυριαρχήσει θα υπάρξει μια στιγμή στο
πεπερασμένο μέλλον μας στο οποίο το σύμπαν συνολικά θα μπορούσε να
ταξιδέψει προς το παρελθόν ή το μέλλον του, κατά μήκος του κοσμολογικού
χρόνου του. Γι αυτό και οι επιστήμονες έχουν ονομάσει την κατάσταση αυτή
το "Μεγάλο Ταξίδι".
Η Μεγάλη Σχισμή και τα διάφορα κοσμολογικά μοντέλα
Στο καλύτερα γνωστό μοντέλο, η "κοσμολογική σταθερά Λ" στις
διάσημες εξισώσεις του Einstein της γενικής σχετικότητας αντιστοιχεί στην
ενέργεια και την πίεση του συμπαντικού κβαντικού κενού, και είναι σταθερή
στο χώρο και το χρόνο. Εδώ η τιμή του w είναι -1. Όμως σε ένα δεύτερο
δημοφιλές μοντέλο, το μοντέλο της πεμπτουσίας (quintessence), η σκοτεινή
ενέργεια συνδέεται με ένα συμπαντικό κβαντικό πεδίο που μεταβάλλεται αργά
προς κάποια τελική κατάσταση. Εδώ η ενεργειακή πυκνότητα και η πίεση της
σκοτεινής ενέργειας μειώνονται αργά με το χρόνο, και η τιμή του w είναι
κάπου μεταξύ του 1/3 και -1 (το w πρέπει να είναι μικρότερο από το 1/3 για
να εμφανίζεται η κοσμική επιτάχυνση).
Στο μοντέλο της "ενέργειας φάντασμα" του Caldwell από το Caltech, δεν
υπάρχει καμιά σταθερή κατάσταση κβαντικού κενού και η ενεργειακή πυκνότητα
και η διαστολική πίεση που ασκούνται στο Σύμπαν φαίνονται να αυξάνουν
ακόμα και όταν ο ίδιος ο χωρόχρονος επεκτείνεται (στα συνηθισμένα αέρια
όταν διαστέλλονται πέφτει η πίεση). Σε αυτό το σενάριο το w είναι
μικρότερο από -1. Οι επιπτώσεις αυτού του νέου τύπου κοσμολογίας είναι ότι
τα συνδεδεμένα συστήματα θα πρέπει κατά τη διάρκεια του χρόνου να
σχίζονται.
Παραδείγματος χάριν, με μια τιμή του w=-1,5 το Σύμπαν θα διαρκούσε μόνο
για 35 δισεκατομμύρια χρόνια πριν από το μεγάλο θρυμματισμό ή σχίσμα.
Περίπου 60 εκατομμύρια χρόνια πριν από το τέλος, ο Γαλαξίας θα
διαχωριζόταν. Περίπου 3 μήνες πριν από το τέλος το ηλιακό σύστημα θα
εκραγεί. Περίπου 30 λεπτά πριν από αυτό η Γη θα εκρηγνυόταν. Και περίπου
10-19 δευτερόλεπτα πριν από την τελευταία μοιραία στιγμή, τα άτομα θα
απομακρυνθούν μεταξύ τους.
Δηλαδή στο μοντέλο της Μεγάλης Σχισμής ή Θρυμματισμού, η "ενέργεια
φάντασμα", ένα ιδιαίτερο είδος σκοτεινής ενέργειας που τροφοδοτεί
υποθετικά την επιταχυνομένη διαστολή του Σύμπαντος, όσο περνάει ο χρόνος,
θα ανατρέψει όλες τις συνδεδεμένες καταστάσεις που επικρατούν στη φύση.
Κατ' αυτό τον τρόπο οι γαλαξίες θα χάσουν τα αστέρια τους. Τα πιο πρόσφατα
αστρικά συστήματα, όπως το ηλιακό, θα διασπώνταν. Και στο τέλος ακόμα και
τα άτομα θα χωρίζονταν δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια δεν θα συγκρατιόνταν
πλέον από τους πυρήνες τους.
Και σύμφωνα με τους υπολογισμούς του Pedro Gonzalez-Diaz η εποχή του Big
Rip θα έρθει μετά από 22 δισεκατομμύρια χρόνια.
Αναφορά: Physics Letters B,
www.arxiv.org/astro-ph/0510771, NewScientist
|
