فروپاشی جهان هستی شاید بسیار زودتر اتفاق بیفتد

دانشمندان مدل جدیدی از کیهان ابداع کرده‌اند که نشان می‌دهد انبساط شتاب‌داری که در حال حاضر [در عالم] مشاهده می‌شود، ممکن است در حدود ۱۰۰ میلیون سال آینده پایان یابد و پس از آن به مرحله انقباض تبدیل شود.

پژوهشگران از جمله پل اشتاینهارد از دانشگاه پرینستون در نیوجرسی می‌گویند، همه این‌ها ممکن است «به طرز استثنایی» زود اتفاق بیفتد؛ زودتر از آنچه پیش از این فکر می‌کردیم.

اشتاینهارد به لایو ساینس می‌گوید: «به زمان ۶۵ میلیون سال پیش بازگردیم، این زمانی بود که سیارک چیکشلوب به زمین برخورد کرد و دایناسورها را از بین برد. در مقیاس کیهانی، ۶۵ میلیون سال بسیار کوتاه است.»

این مطالعه که ماه گذشته در مجله مقالات آکادمی ملی علوم ایالات متحده آمریکا (PNAS) منتشر شد، یادآور می‌شود که نوعی از انرژی تاریک (کوینتسنس) می‌تواند به پایان یافتن انبساط در حال شتاب کیهان منجر شود.

[توضیح: کوینتسنس در کنار مدل‌های فانتوم، انرژی تاریک دینامیکی خلاء و انرژی تاریک دینامیکی، یکی از مدل‌های انرژی تاریک است]

دانشمندان می‌گویند در پی این تغییر، یک انتقال آرام از انبساط به فاز انقباض آهسته وجود خواهد داشت. 

چندین مطالعه از دهه ۱۹۹۰ نشان داده‌اند که عالم به‌سرعت در حال انبساط است و فضای میان کهکشان‌ها اینک در مقایسه با آنچه میلیاردها سال پیش بود، بزرگ‌تر شده است.

دانشمندان این نظریه را طرح کرده‌اند که یک نیروی مرموز به نام انرژی تاریک به این انبساط مشاهده‌شده عالم شتاب می‌دهد.

آن‌ها می‌گویند که انرژی تاریک با وارد کردن یک فشار منفی و دافعه، برخلاف گرانش رفتار می‌کند و سبب می‌شود که نرخ انبساط عالم ما به جای کاهش در گذر زمان، [بیشتر شود و] شتاب بگیرد.

فرانک ویلچک، برنده جایزه نوبل از موسسه فناوری ماساچوست، از انرژی تاریک به عنوان «اسرارآمیزترین واقعیت در سراسر علم فیزیک» و «واقعیتی که بیشترین ظرفیت را دارد تا پایه‌های [فیزیک] را به لرزه درآورد»، یاد کرده است.

در حالی که بسیاری از ویژگی‌های انرژی تاریک ناشناخته مانده است، دانشمندانی از جمله آلبرت انیشتین این نظریه را مطرح کرده بودند که اثر آن ثابت است؛ به این معنی که جهان برای همیشه انبساط خواهد یافت. 

در این نظریه پیشتاز، انرژی تاریک ممکن است یک ویژگی ذاتی فضا باشد و مقدار انرژی تاریک بر واحد حجم فضا ممکن است به عنوان «ثابت کیهانی» معین شود.

هرچند پژوهشگران دیگر پیشنهاد کرده‌اند که ماده تاریک در صورتی که وجود داشته باشد، ممکن است ثابت نباشد و از چیزی به کلی متفاوت به نام میدان کوینتسنس تشکیل شده باشد.

برخی از دانشمندان در این نظریه می‌گویند که عالم ممکن است انبساط خود را کند و متوقف یا روند خود را معکوس کند.

این ممکن است به عالم امکان منقبض شدن بدهد تا زمانی که در یک موجودیت منفرد و در آن چیزی که در زبان عامه به آن «مِه‌رُمب» [بیگ کرانچ -big crunch] خرد شود، برخلاف «مهبانگ» (big bang) که عالم را ایجاد کرد.

حامیان این نظریه می گویند انرژی تاریک دارای میدان دینامیکی است که آن را کوینتسنس می نامند- خاصیتی که امکان انبساط یا انقباض جهان را فراهم می‌کند.

بر اساس این نظریه، توان انرژی تاریک احتمالا ممکن است تضعیف شود و خاصیت ضدگرانشی انرژی تاریک ممکن است در نهایت از بین برود.

شان کارول، فیزیکدان نظری در موسسه فناوری کالیفرنیا در پاسادنا، در سال ۲۰۲۰ به «نیچر» گفته بود: «اگر انرژی تاریک یک کوینتسنس باشد، [اثر آن بر] پیش بردن انبساط [عالم] می‌تواند به‌آرامی تضعیف شود یا از بین برود، یا حتی می‌تواند معکوس شود و به یک نیروی جاذب تبدیل و باعث شود که عالم در یک «مِه‌رُمب» فروبپاشد. 

در این مطالعه جدید، دانشمندان از این نظریه استفاده کرده‌اند تا مدلسازی کنند [و ببینند که] چقدر طول می‌کشد تا سرعت [انبساط] عالم کاهش یابد، متوقف شود، عالم شروع به انقباض کند و در نهایت به یک نقطه واحد برسد.

این مدل که با استفاده از داده‌های واقعی ساخته شد که ویژگی‌های جهان شناخته‌شده را توصیف می‌کنند، نشان می‌دهد که اگر دیدگاه کوینتسنس درست باشد، پس عالم ممکن است در حال حاضر در حال کاهش انبساط شتاب‌دار خود باشد و ممکن است تا حدود ۶۵ میلیون سال آینده و تا رسیدن به مرحله سکون کند شود.

این نشان می‌دهد که با گذشت حدود ۱۴ میلیارد سال انبساط از زمان شکل‌گیری عالم تاکنون، حتی ممکن است مرحله‌ای آهسته از انقباض «به طور حیرت‌انگیزی زود» آغاز شود؛ شاید «کمتر از ۱۰۰ میلیون سال آینده».

اگرچه این تغییر [در نرخ انبساط عالم] هنوز قابل تشخیص نیست، پژوهشگران بر این باورند که این سناریو دور از ذهن نیست و اصولا با نظریه‌های اخیر کیهان‌شناسی چرخه‌ای سازگاری دارد.

هرچند دانشمندان برای تایید اینکه آیا عالم در حال انقباض است یا نه، باید از نشانه‌هایی که از چندین و چند سال‌ نوری آن‌سوتر می‌آیند بهره بگیرند که ممکن است تا میلیون‌ها سال نتوانند آن‌ها را سنجش و اندازه‌گیری کنند.