يقترح بحث جديد أنه بعد ما يقرب من 13.8 مليار سنة من التوسع المستمر، يمكن للكون أن يتوقف قريبًا عن التوسع، ثم يبدأ ببطء في الانكماش.
في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم، حاول ثلاثة علماء تصميم نموذج لطبيعة الطاقة المظلمة – وهي قوة غامضة يبدو أنها تتسبب في توسع الكون بشكل أسرع – استنادًا إلى الملاحظات السابقة للتوسع الكوني.
في هذا النموذج، الطاقة المظلمة ليست قوة ثابتة من قوى الطبيعة، بل هي كيان يسمى الجوهر، والذي يمكن أن يتحلل بمرور الوقت.
وجد الباحثون أنه على الرغم من تسارع تمدد الكون لمليارات السنين، إلا أن القوة الطاردة للطاقة المظلمة قد تضعف. وفقًا لنموذجهم، يمكن أن ينتهي تسارع الكون بسرعة في غضون 65 مليون سنة مقبلة، وبعد ذلك، في غضون 100 مليون سنة، يمكن أن يتوقف الكون تمامًا، وبدلاً من ذلك يمكن أن يدخل عصر الانكماش البطيء الذي ينتهي بلايين السنين من الآن. الموت – أو ربما الولادة – الزمان والمكان.
وقال المؤلف المشارك في الدراسة بول شتاينهاردت، مدير مركز برينستون للعلوم النظرية في جامعة برينستون في نيوجيرسي، إن كل هذا يمكن أن يحدث “بشكل ملحوظ” بسرعة.
قال شتاينهاردت لموقع Live Science: “بالعودة بالزمن إلى 65 مليون سنة، حدث ذلك عندما ضرب كويكب Chicxulub الأرض وقضى على الديناصورات”. “على نطاق كوني، 65 مليون سنة قصيرة بشكل ملحوظ.”
يقول جاري هينشون، أستاذ الفيزياء وعلم الفلك في جامعة كولومبيا البريطانية الذي لم يشارك في الدراسة: “لا شيء في هذه النظرية مثير للجدل أو غير معقول”.
ومع ذلك، نظرًا لأن النموذج يعتمد على الملاحظات السابقة للتوسع وحده – ولأن الطبيعة الحالية للطاقة المظلمة في الكون تعد لغزًا كبيرًا – فمن المستحيل حاليًا اختبار التنبؤات الواردة في هذه الورقة، ويمكن أن تظل في الوقت الحالي مجرد نظريات.
منذ التسعينيات، أدرك العلماء أن تمدد الكون يتسارع ؛ تتسع المسافة بين المجرات بشكل أسرع الآن مما كانت عليه قبل بلايين السنين.
أطلق العلماء على المصدر الغامض هذا التسارع الطاقة المظلمة – كيان غير مرئي يبدو أنه يعمل ضد الجاذبية، ويدفع الأجسام الضخمة في الكون بعيدًا عن بعضها البعض بدلاً من تجميعها معًا.
على الرغم من أن الطاقة المظلمة تشكل ما يقرب من 70٪ من إجمالي طاقة الكون، إلا أن خصائصها تظل لغزًا كليًا.
نظرية شائعة، قدمها ألبرت أينشتاين، هي أن الطاقة المظلمة هي ثابت كوني – شكل ثابت من الطاقة منسوج في نسيج الزمكان، وإذا كان الأمر كذلك، فإن القوة التي تمارسها الطاقة المظلمة لا يمكن أن تتغير أبدًا، يجب أن يستمر الكون في التوسع (وتسريع) إلى الأبد.
ومع ذلك، تشير نظرية منافسة إلى أن الطاقة المظلمة لا تحتاج إلى أن تكون ثابتة لتلائم ملاحظات التوسع الكوني السابقة، وقد تكون الطاقة المظلمة شيئًا يسمى النواة – وهو مجال ديناميكي يتغير بمرور الوقت.
منذ حوالي خمسة مليارات سنة، أصبح اللب هو المكون السائد، وأدى تأثير تنافر الجاذبية إلى تسريع توسع الكون.
موت الطاقة المظلمة
في دراستهم، أظهر شتاينهاردت وزملاؤه، آنا إيغاس من جامعة نيويورك وكوزمين أندريه من جامعة برينستون، كيف يمكن أن تتغير خصائص المادة خلال عدة مليارات من السنين القادمة.
للقيام بذلك، أنشأ الفريق نموذجًا فيزيائيًا للنواة، يُظهر نقاط قوته البغيضة والجذابة بمرور الوقت، لمطابقة الملاحظات السابقة لتوسع الكون. بمجرد أن تمكن نموذج الفريق من إعادة إنتاج تاريخ توسع الكون بشكل موثوق، قاموا بتوسيع توقعاتهم للمستقبل.
قال Henchon: “لدهشتهم، يمكن أن تتحلل الطاقة المظلمة في نموذجهم بمرور الوقت”. يمكن أن تضعف قوتها. وإذا قمت بذلك بطريقة معينة، فإن الخاصية المضادة للجاذبية للطاقة المظلمة تختفي في النهاية وتتحول إلى شيء يشبه المادة العادية “.
وفقًا لنموذج الفريق، كان من الممكن أن تبدأ قوة الطرد المركزي للطاقة المظلمة في خضم التراجع السريع منذ بلايين السنين.
في هذا السيناريو، فإن التمدد المتسارع للكون يتباطأ بالفعل اليوم. قريبًا، ربما بعد 65 مليون سنة، يمكن أن يتوقف هذا التسارع تمامًا – إذن، بعد 100 مليون سنة من الآن، يمكن أن تصبح الطاقة المظلمة جذابة، مما يتسبب في بدء الكون بأكمله في الانكماش.
بعبارة أخرى، بعد ما يقرب من 14 مليار سنة من النمو، يمكن أن يبدأ الفضاء في الانكماش.
قال شتاينهاردت: “سيكون هذا نوعًا خاصًا جدًا من الانكماش نسميه الانكماش البطيء”. “بدلا من التوسع، الفضاء يتقلص ببطء شديد جدا.”
قال شتاينهاردت إنه في البداية، سيكون تقلص الكون بطيئًا للغاية بحيث لن يلاحظ أي إنسان افتراضي ما زال على قيد الحياة أي تغيير.
وفقًا لنموذج الفريق، سيستغرق الكون بضع مليارات من السنين من الانكماش البطيء للوصول إلى نصف حجمه اليوم.