Después de casi 13.800 millones de años de expansión continua, el universo pronto podría detenerse y luego comenzar a encogerse lentamente, según una nueva investigación publicada en la revista Science. procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias Sugiere.
En el nuevo artículo, tres científicos intentan modelar una naturaleza energía oscura Una fuerza misteriosa que parece estar causando que el universo se expanda más rápido, según observaciones previas de la expansión cósmica.
En el modelo de equipo, energía oscura No es una fuerza inmutable de la naturaleza, sino una entidad llamada Esencia, que puede desintegrarse con el tiempo.
Los investigadores han descubierto que aunque la expansión del universo se ha acelerado durante miles de millones de años, la fuerza repulsiva de la energía oscura puede estar debilitándose.
Según su modelo, la aceleración del universo podría terminar rápidamente dentro de los próximos 65 millones de años; luego, en 100 millones de años, el universo podría detenerse por completo y, en cambio, podría entrar en una era de contracción lenta que terminará dentro de miles de millones de años con muerte, o tal vez renacimiento, tiempo y lugar.
Todo esto puede suceder «notablemente» rápido, dijo el coautor del estudio Paul Steinhardt, director del Centro de Ciencias Teóricas de Princeton en la Universidad de Princeton en Nueva Jersey.
«Retrocediendo en el tiempo 65 millones de años, entonces Asteroide Chicxulub Golpea el suelo y elimina dinosauriosSteinhardt para Live Science. En una escala cósmica, 65 millones de años son notablemente cortos. «
nada de esto teoría Es controvertido o inverosímil, dijo a WordsSideKick.com Gary Henshaw, profesor de física y astronomía en la Universidad de Columbia Británica que no participó en el estudio.
Sin embargo, debido a que el modelo depende solo de observaciones previas de expansión, y debido a que la naturaleza actual de la energía oscura en el universo es un misterio, actualmente es imposible probar las predicciones en este documento. Por ahora, solo pueden quedar en teorías.
energía de vacío
Desde la década de 1990, los científicos han reconocido que la expansión del universo se está acelerando; La distancia entre las galaxias se está expandiendo más rápido ahora que hace miles de millones de años.
Los científicos han denominado a la fuente misteriosa de esta aceleración energía oscura: una entidad invisible que parece funcionar a la inversa. gravedadque aleja los objetos más grandes del universo unos de otros en lugar de agruparlos.
Aunque la energía oscura constituye casi el 70 por ciento de la energía total del universo, sus propiedades siguen siendo un misterio total.
teoría popular, presentada por Albert Einstein¿Es esta energía oscura un constante cósmica – Una forma constante de energía tejida en una tela. Tiempo libre. Si es así, y la fuerza ejercida por la energía oscura nunca puede cambiar, entonces el universo debe continuar expandiéndose (y acelerándose) para siempre.
Sin embargo, una teoría en competencia sugiere que la energía oscura no necesita ser constante para adaptarse a las observaciones previas de expansión cósmica.
Alternativamente, la energía oscura podría ser algo llamado núcleo, un campo dinámico que cambia con el tiempo. (Steinhardt fue uno de los tres científicos que propusieron la idea en un artículo de 1998 publicado en la revista Cartas de revisión física.)
A diferencia de la constante cosmológica, una esencia puede ser repulsiva o atractiva, dependiendo de la relación entre su energía cinética y su energía potencial en un momento dado. Durante los últimos 14 mil millones de años, la esencia ha sido repugnante.
Durante la mayor parte de ese período, la radiación y la materia contribuyeron de manera insignificante en comparación con la expansión del universo. Eso cambió hace unos cinco mil millones de años, cuando el núcleo se convirtió en el componente dominante y el efecto de la repulsión gravitatoria aceleró la expansión del universo.
“La pregunta que hacemos en este documento es, ¿debería continuar esta aceleración para siempre?”, dijo Steinhardt. “Y si no, ¿cuáles son las alternativas y cuándo podrían cambiar las cosas pronto?”
Muerte de energía oscura
En su estudio, Steinhardt y sus colegas, Anna Egas de la Universidad de Nueva York y Cosmin Andre de la Universidad de Princeton, predicen cómo podrían cambiar las propiedades de la sustancia en los próximos miles de millones de años.
Para hacer esto, el equipo creó un modelo físico del núcleo, que muestra sus fuerzas repulsivas y atractivas a lo largo del tiempo, para que coincida con las observaciones anteriores de la expansión del universo. Una vez que el modelo del equipo pudo reproducir de forma fiable la historia de la expansión del universo, ampliaron sus predicciones para el futuro.
«Para su sorpresa, la energía oscura en su modelo puede decaer con el tiempo», dijo Henshaw. «Puede debilitar su poder. Y si lo haces de cierta manera, la propiedad antigravitatoria de la energía oscura finalmente desaparece y se convierte en algo parecido a la materia ordinaria».
Según el modelo del equipo, la fuerza centrífuga de la energía oscura en medio de un rápido declive podría haber comenzado hace miles de millones de años.
En este escenario, la expansión acelerada del universo ya se está desacelerando hoy. Pronto, tal vez en 65 millones de años, esta aceleración podría detenerse por completo; luego, dentro de 100 millones de años, la energía oscura podría volverse atractiva, lo que provocaría que todo el universo comenzara a encogerse.
En otras palabras, después de casi 14 mil millones de años de crecimiento, el espacio podría comenzar a reducirse.
«Este va a ser un tipo muy especial de contracción que llamamos contracción lenta», dijo Steinhardt. «En lugar de expandirse, el espacio se está reduciendo muy, muy lentamente».
Al principio, la contracción del universo será tan lenta que cualquier hipotético ser humano seguirá vivo Tierra Ni siquiera notaría el cambio, dijo Steinhardt. Según el modelo del equipo, el universo tardaría unos miles de millones de años de contracción lenta en alcanzar la mitad de su tamaño actual.
el fin del universo?
A partir de ahí, dijo Steinhardt, puede suceder una de dos cosas. O bien el universo se encoge hasta colapsar sobre sí mismo en una gran «crisis», y el espacio-tiempo tal como lo conocemos llega a su fin, o el universo se encoge lo suficiente como para volver a un estado similar a sus condiciones originales, y otro la gran explosión – o un gran «rebote» – se produce, formando un nuevo universo a partir de las cenizas del antiguo universo.
En ese segundo escenario (descrito por Steinhardt y otro colega en un artículo de 2019 publicado en la revista Letras de física B), el universo sigue un patrón periódico de expansión y contracción, crujidos y rebotes, que colapsa y remodela constantemente.
Si esto es cierto, nuestro universo actual puede no ser el primero o el único universo, sino el último de una cadena interminable de universos que se expandieron y contrajeron antes que el nuestro. Y todo depende de la naturaleza cambiante de la energía oscura.
¿Qué tan razonable es todo esto? Henshaw dijo que la interpretación del núcleo del nuevo artículo es una «suposición completamente razonable de lo que es la energía oscura».
Agregó que dado que todas nuestras observaciones de la expansión cósmica provienen de objetos a millones o miles de millones de años luz de distancia de la Tierra, los datos actuales solo pueden informar a los científicos sobre el pasado del universo, no sobre su presente o futuro.
Por lo tanto, el universo podría estar en camino a una crisis, y no tendremos forma de saberlo hasta mucho después de que comience la fase de contracción.
«Supongo que todo se reduce a lo convincente que eres de esta teoría y, lo que es más importante, ¿qué tan comprobable la encuentras?» Se ha añadido Hinshaw.
Desafortunadamente, no hay una buena manera de probar si la esencia es real o si la expansión cósmica está comenzando a disminuir, admitió Steinhardt. Por ahora, es solo una cuestión de alinear la teoría con las observaciones anteriores, y los autores lo hacen hábilmente en su nuevo artículo.
Ya sea que le aguarde a nuestro universo un futuro de crecimiento sin fin o de rápida decadencia, sólo el tiempo dirá
Este artículo fue publicado originalmente por Ciencia viva. Leer el El artículo original está aquí.
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