Universul s-ar putea să nu dispară la nesfârșit – s-ar putea să revină și să se prăbușească într-o „mare contracție” cosmică peste 20 de miliarde de ani.
Un fizician de la Cornell a calculat că universul s-ar putea apropia de jumătatea duratei totale de viață, estimată la aproximativ 33 de miliarde de ani. Folosind date publicate recent de observatoare majore de energie întunecată, el concluzionează că cosmosul va continua să se extindă pentru încă aproximativ 11 miliarde de ani înainte de a atinge dimensiunea maximă. După aceea, ar începe să se micșoreze, în cele din urmă prăbușindu-se înapoi într-un singur punct, la fel ca o bandă de cauciuc întinsă care se rupe brusc.
Henry Tye, profesor emerit de fizică Horace White la College of Arts and Sciences, a ajuns la această concluzie actualizând un model consacrat construit în jurul „constantei cosmologice”. Acest concept a fost introdus pentru prima dată acum mai bine de un secol de Albert Einstein și a fost esențial pentru predicțiile moderne despre modul în care va evolua universul.
"În ultimii 20 de ani, oamenii au crezut că constanta cosmologică este pozitivă și că universul se va extinde pentru totdeauna", a spus Tye. "Noile date par să indice că constanta cosmologică este negativă și că universul se va termina printr-o mare contracție."
Tye este autorul corespondent al lucrării "Durata de viață a universului nostru", publicată în Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
Universul are în prezent 13,8 miliarde de ani și încă se extinde. Cosmologia standard prezintă două posibilități simple. Dacă constanta cosmologică este pozitivă, expansiunea continuă la infinit. Dacă este negativă, universul s-ar opri în cele din urmă din creștere, ar atinge o dimensiune maximă, apoi și-ar inversa direcția, contractându-se până când totul se prăbușește la zero.
Modelul actualizat al lui Tye susține al doilea rezultat. "Această mare contracție definește sfârșitul universului", a scris Tye. Pe baza calculelor sale, acea prăbușire ar avea loc în aproximativ 20 de miliarde de ani.
Dovezi cheie provin din noile descoperiri publicate în acest an de Dark Energy Survey (DES) din Chile și Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) din Arizona. Tye a menționat că rezultatele de la aceste două observatoare, situate în emisfere opuse, sunt în concordanță strânsă unul cu celălalt. Ambele proiecte își propun să înțeleagă mai bine energia întunecată, care reprezintă aproximativ 68% din masa și energia din univers. Scopul lor este de a testa dacă energia întunecată este pur și simplu o proprietate constantă a spațiului în sine.
În schimb, datele sugerează că situația ar putea fi mai complexă. Universul nu pare să fie guvernat doar de o constantă cosmologică pură. Ceva suplimentar ar putea influența modul în care se comportă energia întunecată. Pentru a ține cont de acest lucru, Tye și colaboratorii săi au propus o particulă ipotetică cu masă extrem de mică. La începutul istoriei cosmice, această particulă ar fi acționat ca o constantă cosmologică, dar de-a lungul timpului efectele sale s-ar fi schimbat. Această ajustare se potrivește cu cele mai recente observații și împinge constanta cosmologică subiacentă într-un teritoriu negativ.
"Oamenii au mai spus că, dacă constanta cosmologică este negativă, atunci universul se va prăbuși în cele din urmă. Asta nu este nou", a spus Tye. "Cu toate acestea, aici modelul vă spune când se prăbușește universul și cum se prăbușește."
Mai multe date sunt pe drum. Sute de cercetători studiază milioane de galaxii și măsoară distanțele dintre ele pentru a rafina estimările energiei întunecate. DESI va continua să colecteze observații pentru încă un an. Proiecte suplimentare contribuie deja sau se pregătesc să înceapă, inclusiv Zwicky Transient Facility din San Diego; telescopul spațial european Euclid; misiunea SPHEREx lansată recent de NASA; și Observatorul Vera C. Rubin (numit după Vera Rubin, M.S. '51).
Tye spune că este încurajator faptul că oamenii de știință pot încerca să calculeze durata totală de viață a universului în termeni măsurabili. Identificarea atât a punctului de plecare, cât și a concluziei finale ajută cosmologii să înțeleagă mai bine întreaga poveste a istoriei cosmice.
"Pentru orice viață, vrei să știi cum începe viața și cum se termină viața - punctele finale", a spus el. "Pentru universul nostru, este, de asemenea, interesant de știut, are un început? În anii 1960, am aflat că are un început. Atunci următoarea întrebare este, 'Are un sfârșit?' Timp de mulți ani, mulți oameni au crezut că va continua pentru totdeauna. Este bine de știut că, dacă datele se mențin, universul va avea un sfârșit."
Co-autorii lui Tye sunt foștii săi doctoranzi de la Universitatea de Știință și Tehnologie din Hong Kong, Hoang Nhan Luu și Yu-Cheng Qiu.