Vitajte naspäť k tretej a poslednej splátke Kozmológie 101. Doteraz sme priblížili históriu vesmíru až do súčasnosti. Ale čo sa stane ďalej? Ako skončí náš vesmír? A ako si môžeme byť takí istí, že sa takto rozvinul príbeh?
Robert Frost kedysi napísal: „Niektorí hovoria, že svet skončí ohňom; niektorí hovoria v ľade. “ Podobne niektorí vedci predpokladali, že vesmír by mohol zomrieť buď dramatickou, kataklyzmatickou smrťou - buď „veľkým roztrhnutím“ alebo „veľkým zlomením“ - alebo pomalšou a postupnejšou „veľkou zmrazením“. Konečný osud nášho vesmíru má veľa spoločného s jeho tvarom. Keby bol vesmír otvorený, ako sedlo, a Hustota energie temnej energie sa bez obmedzenia zvýšila, miera expanzie vesmíru by sa nakoniec stala taká veľká, že by sa dokonca roztrhli aj atómy - veľké roztrhnutie. Naopak, ak by bol vesmír uzavretý, ako guľa, a gravitačná sila tromfla na vplyv temnej energie, vonkajšia expanzia vesmíru by sa nakoniec zastavila a obrátila, zrútila sa na seba pri veľkej kríze.
Napriek poetickej kráse ohňa však súčasné pozorovania uprednostňujú ľadový koniec nášho vesmíru - veľké zmrazenie. Vedci veria, že žijeme v priestorovo plochom vesmíre, ktorého expanzia sa v dôsledku prítomnosti temnej energie zrýchľuje; celková hustota energie vo vesmíre je však s najväčšou pravdepodobnosťou menšia alebo rovnaká ako tzv. kritická hustota, takže nedôjde k veľkému roztrhnutiu. Namiesto toho sa obsah vesmíru nakoniec unáša neprimerane ďaleko od seba a výmena tepla a energie sa zastaví. Vesmír dosiahne maximálnu entropiu a život nebude schopný prežiť. Depresívne a trochu anti-klimatické? Možno. Pravdepodobne to však nebude možné vidieť, kým vesmír nedosiahne aspoň dvojnásobok svojho súčasného veku.
V tejto chvíli môžete kričať: „Ako to všetko vieme? Nie je to len bujná špekulácia? “ V prvom rade vieme bezpochyby, že vesmír sa rozširuje. Astronomické pozorovania neustále ukazujú, že svetlo od vzdialených hviezd je voči nám vždy redshiftované; to znamená, že jeho vlnová dĺžka sa natiahla v dôsledku rozširovania vesmíru. To vedie k dvom možnostiam, keď sa budete vracať späť: buď rozširujúci sa vesmír vždy existoval a je nekonečný vo veku, alebo sa začal rozširovať z jeho menšej verzie v konkrétny čas v minulosti, a teda má pevný vek. Navrhovatelia teórie stabilného štátu na dlhú dobu podporovali toto predchádzajúce vysvetlenie. Až keď Arno Penzias a Robert Wilson objavili kozmické mikrovlnné pozadie v roku 1965, teória veľkých treskov sa stala najprijateľnejším vysvetlením pôvodu vesmíru.
Prečo? Niečo také veľké ako náš vesmír trvá celkom dlho, kým sa úplne ochladí. Ak by vesmír v skutočnosti začal s druhmi pľuzgierov, ktoré predpovedá teória veľkého tresku, astronómovia by dnes mali vidieť nejaké zvyšné teplo. A robia: jednotná žiara 3K rovnomerne rozptýlená v každom bode na oblohe. Nielen to - ale WMAP a ďalšie satelity pozorovali malé nehomogenity v CMB, ktoré sa presne zhodujú s počiatočným spektrom kvantových fluktuácií predpovedaných teóriou veľkého tresku.
Čo ešte? Pozrite sa na relatívne množstvo svetelných prvkov vo vesmíre. Pamätajte, že v priebehu niekoľkých prvých minút vesmíru bola okolitá teplota dosť vysoká na to, aby došlo k jadrovej fúzii. Zákony termodynamiky a relatívnej hustoty baryónov (t. J. Protónov a neutrónov) spoločne určujú, koľko deutéria (ťažkého vodíka), hélia a lítia by sa mohlo v tomto čase vytvoriť. Ako sa ukazuje, v našom súčasnom vesmíre je oveľa viac hélia (25%!), Ako by sa dalo vytvoriť nukleosyntézou v strede hviezd. Medzitým horúci skorý vesmír - podobne ako ten, ktorý predpokladá teória veľkého tresku - dáva vznik presný podiely svetelných prvkov, ktoré vedci pozorujú v časopise Space Magazine.
Ale počkajte, je toho viac. Distribúciu rozsiahlej štruktúry vo vesmíre je možné veľmi dobre zmapovať iba na základe pozorovaných anizotropií v CMB. Navyše dnešná rozsiahla štruktúra vyzerá veľmi odlišne od štruktúry pri vysokom červeném posunu, čo naznačuje dynamický a vyvíjajúci sa vesmír. Okrem toho sa zdá, že vek najstarších hviezd je v súlade s vekom vesmíru daným teóriou veľkých treskov. Ako každá teória, má svoje slabiny - napríklad problém horizontu alebo problém plochosti alebo problémy temnej energie a temnej hmoty; ale celkovo sa astronomické pozorovania zhodujú s predikciami teórie veľkých treskov oveľa bližšie ako ktorákoľvek iná konkurenčná myšlienka. Kým sa to nezmení, zdá sa, že teória veľkého tresku zostáva.
