Va sfârşi universul printr-o „mare ruptură” („Big Rip")?

Există dovezi incontestabile cum că universul se extinde accelerat. Acest lucru înseamnă că în viitor el va fi tot mai pustiu, cu galaxii care se îndepărtează tot mai mult unele de altele şi în care nu va exista nicio speranţă (dacă a existat vreodată) de a se putea călători între ele. Dar ar putea fi expansiunea accelerată a universului chiar mai sumbră de atât?

Astăzi voi răspunde la următoarea întrebare: „Am aflat despre teoria Big Rip (n.t. „Marea ruptură”) recent, iar acum ea este pentru mine o problemă care mă preocupă. Astfel, întrebarea mea este următoarea: dacă Big Rip va avea loc, noi vom avea timp să ne dăm seama că se produce şi ne vom speria sau acest proces va avea loc în timpul vieţii noastre de zi cu zi până când brusc vom înceta să mai existăm?"


Prezentarea lui w

Înainte de a ajunge la subiectul Big Rip trebuie să vă vorbesc puţin despre ce se întâmplă într-un univers care se extinde. Instinctul dumneavoastră ar putea să vă facă să credeţi că deoarece universul se extinde, toată materia din el va deveni mai difuză. În acest caz, intuiţia voastră este corectă, cel puţin pentru materia obişnuită.

Se pare că evoluţia universului depinde foarte mult de acest proces. Cu cât presiunea devine mai mare, cu atât mai mult materia devine mai difuză. Acest proces se aseamănă cu ceea ce se întâmplă într-un motor cu piston. Materia ce exercită o presiune mare împinge pistonul cosmic pe măsură ce acesta se deplasează şi care prin acest proces îşi micşorează energia.

Radiaţiile, de exemplu, au o presiune foarte mare (1/3 din densitatea de energie), ceea ce înseamnă că dacă universul se dublează ca mărime, densitatea radiaţiilor va scădea cu un factor mai mare decât densitatea materiei. Rulaţi procesul în sens invers şi va fi evident că la început universul conţinea în totalitate radiaţie.

Cosmologii se referă la raportul dintre presiune şi densitatea de energie ca fiind w sau „ecuaţia de stare" şi în timp ce pentru radiaţii acest număr este destul de simplu de calculat, nu putem să eliminăm din discuţie ideea ca universul să aibă componente cu w negativ, ceea ce corespunde unei tensiuni. În acest fel credem că acţionează energia întunecată.

Pe măsură ce universul se extinde, expansiunea măreşte energia întunecată păstrând densitatea totală constantă. Aţi auzit de „constanta cosmologică"? Dacă w=-1, exact asta veţi obţine, o valoare constantă a densităţii. Cele mai multe măsurători par să confirme valoarea w=-1. Dar dacă nu este aşa?

Ce este Big Rip?

Universul se măreşte accelerat, dar adevărul este că noi nu ştim exact care este cauza acestui proces. Pe măsură ce timpul trece, galaxiile se vor îndepărta tot mai mult de noi (şi noi de ele) printr-o expansiune exponenţială. O constantă cosmologică w= -1 arată că la scara universului temperatura va scădea, dar la scara galaxiilor individuale nu se va întâmpla nimic deosebit de groaznic pentru o lungă perioadă de timp.

Desigur, în cele din urmă, toate stelele vor arde complet, găurile negre se vor evapora şi fiecare foton va fi îngheţat la o temperatură de zero grade absolut, dar asta se va întâmpla peste aproximativ 10^67 ani. Într-adevăr, nu merită să ne stresăm pentru asta acum.

Dar ceva ciudat se întâmplă atunci când w < -1. În anul 2003, Robert Caldwell, un fizician de la Dartmouth şi colaboratorii săi s-au decis să exploreze cum ar arăta universul în funcţie de ceea ce ei au denumit „energia fantomă".

Contrar situaţiei normale, atunci când materia devine tot mai difuză sau chiar în cazul unei valori a constantei cosmologice pentru care energia întunecată rămâne constantă în timp, energia fantomă devine din ce în ce mai mare pe măsură ce trece timpul.

Expansiunea universului devine tot mai accelerată şi pe măsură ce timpul trece orizontul cosmic devine din ce în ce mai mic. Galaxiile individuale se vor îndepărta tot mai mult unele de altele şi se vor descompune în cele din urmă, fiind urmate de sistemele solare, planetele individuale şi în cele din urmă chiar de atomii individuali.

Acesta este Big Rip.

Vestea bună, dacă acest lucru poate fi numit într-adevăr o veste bună, este că întregul proces este ierarhic. El se desfăşoară de la o scară mare la o scară mai mică, aşa încât putem observa anumite avertismente. Sistemul solar (sau un alt sistem solar asemănător cu al nostru, deoarece Soarele nu va mai exista în acea perioadă) se va descompune cu câteva luni înainte de Big Rip şi noi probabil vom putea observa stele individuale ce vor fi aruncate în afara câmpului nostru de vedere înainte de asta.

Vestea proastă este că nu putem face nimic pentru a stopa acest proces. Surprinzător, energia fantomă ar putea fi mai puţin pronunţată în zonele din univers care au o densitate mare (unde am putea să ne aflăm în acea perioadă), dar, din păcate, nu ne va ajuta pentru foarte mult timp. Nu există nicio scăpare din Big Rip.

Se va întâmpla aceasta?

Permiteţi-mi să vă spun mai întâi că potrivit celor mai bune estimări pe care le avem w= -1, ceea ce înseamnă că nu există energia fantomă şi nici Big Rip, dar nu putem afirma asta cu certitudine. Sincer, nu ştim. Trebuie să inspiraţi adânc şi să nu reacţionaţi într-un mod exagerat la ceea ce sunt pe cale să vă spun, dar în conformitate cu cele mai recente date obţinute de satelitul Planck, cea mai bună estimare a lui w este de -1,13 +/-0,13. Dacă sunteţi un fan foarte mare al scenariilor apocaliptice (sau al găurilor de vierme), atunci imediat aţi putea deduce că deoarece valoarea este mai mică de -1 va urma Big Rip în curând (cel puţin la o scară a timpului cosmologică). Dacă ne exprimăm în numere, atunci universul se va rupe peste aproximativ 80 de miliarde de ani.

Dar acesta este motivul pentru care nu trebuie să uităm de factorii de eroare ce pot apare. Cei mai mulţi cosmologi, inclusiv eu, cred că este foarte probabil ca w să aibă exact valoarea -1, deoarece pot exista mai multe fenomene fizice, cum ar fi energia vidului, o adevărată constantă cosmologică şi altele, care pot reprezenta cauza pentru care obţinem acest rezultat. Din acest motiv eu cred că valoarea de -1 este mai aproape de realitate.

Dar presupunând că am greşit, există încă un avantaj în toate acestea şi anume călătoria în timp.

Este corect oameni buni, în cazul în care există materie în univers pentru w, atunci aceasta este diferită de orice am văzut în fizica până acum. Aşa-numita „weak energy condition" (n.t. „condiţia de energie slabă") ar fi încălcată. În esenţă, aceasta înseamnă că dacă zburăm cu o viteză adecvată, noi putem observa energia fantomă cu o densitate negativă. Aceasta este o observaţie importantă pentru că dacă am putea să o detectăm am constata că ea se comportă foarte asemănător cu materia exotică. Materia exotică reprezintă un ingredient esenţial pentru crearea de găuri de vierme şi, ulterior, a maşinilor de călătorit în timp şi toate acestea arată că energia fantomă implicată are w= -1.

În concluzie, deşi există posibilitatea de a avea loc Big Rip, urmaşii noştri cyborgi ar putea opta pentru o călătorie în timp.