یخ‌زدگی کیهانی؛ نظریه‌ای تازه دربارۀ چگونگی «پایان دنیا»

فرادید| محققان دریافته‌اند شکل فرضی انرژی تاریک ممکن است به سرنوشت تلخی برای کیهان منجر شود: «یخ‌زدگی طولانی» که در آن همه چیز فقط «کند» می‌شود. 

به گزارش فرادید، در این سناریو، جهان تا اندازه محدودی منبسط می‌شود، اما همه چیز به قدری سرد می‌شود که اساساً تمام فعالیت‌ها متوقف می‌شوند. 

انرژی تاریک، نیروی مرموز مسئول تسریع انبساط جهان است که در دهه ۱۹۹۰ کشف شد، اما با وجود بیش از دو دهه تحقیق، هنوز راز اصلی کیهان‌شناسی مدرن است. دانشمندان در طول سال‌ها، تحقیقات جالبی درباره چیستی و نحوه عملکرد آن انجام داده‌اند. 

یکی از ایده‌های مطرح شده در این باره به عنوان «انرژی تاریک هولوگرافیک» شناخته می‌شود. در این سناریو، گرانش و خود فضا یک توهم است. جهان ما در واقع فقط دوبعدی است و نیروهای کوانتومی عجیب در آن سطح موجب ظهور گرانش و ساختار فضای سه‌بعدی می‌شوند. یک پیامد این نظریه، انبساط جهان با شتاب طبیعی است که ما آن را به عنوان انرژی تاریک می‌شناسیم. 

در حالی که بسیاری از محققان مدل‌های انرژی تاریک هولوگرافیک و روش‌های آزمایش آن را مطالعه کرده‌اند، دو اخترفیزیک‌دان سرنوشت درازمدت کیهان را در صورتی که به راستی توسط انرژی تاریک هولوگرافیک اداره شود، بررسی کردند. محققان نتایج مطالعات‌شان را روز ۳۰ سپتامبر در پایگاه داده‌های پیش‌چاپ arXiv منتشر کردند. 

انرژی تاریک تقریباً ۷۰ درصد از چگالی انرژی کل کیهان را به خود اختصاص می‌دهد. با انبساط جهان، چگالی ماده عادی و ماده تاریک کاهش می‌یابد، در حالی که انرژی تاریک بیشتر و بیشتر نمایان می‌شود. محققان برای مطالعه‌ی سرنوشت نهایی درازمدت کیهان، ماده را نادیده گرفتند و تنها روی تکامل انرژی تاریک هولوگرافیک تمرکز کردند. 

آن‌ها دریافتند همانطور که انتظار می‌رفت، انرژی تاریک هولوگرافیک به گسترش جهان ادامه خواهد داد، اما به مرور زمان، تأثیر آن به آرامی کاهش یافته و شتابش کم می‌شود. سرعت انبساط جهان به طور پیوسته کاهش می‌یابد تا این که کیهان به یک مقدار نسبتاً ایستا برسد و اساساً آن را در یک اندازه نهایی قفل کند. 

اما با کاهش سرعت انبساط جهان، چگالی انرژی تاریک هولوگرافیک نیز همراه آن کاهش می‌یابد و از آنجا که چگالی ماده نیز با انبساط جهان کاهش می‌یابد، جهان تا حدی متوقف می‌شود. محققان نام این سناریو را «یخ‌زدگی طولانی» گذاشتند. این سناریوی تازه متفاوت از دیگر سرنوشت‌های شناخته‌شده‌ی جهان مانند «یخ‌زدگی بزرگ» ( که طبق آن انبساط شتاب‌زده بدون وقفه ادامه می‌یابد) و «مِه رمب» (که طبق آن چیزی سبب می‌شود جهان دوباره به سمت بیگ بنگ منقبض شود) است. 

یخ‌زدگی طولانی‌مدت سناریوی خوبی نیست. در حالی که انبساط کیهان در آخر متوقف خواهد شد، هیچ منبع انرژی جدیدی برای تمام مواد درون آن وجود نخواهد داشت. این به آن معناست که در آخر، تمام ستارگان‌ از درخشش افتاده و فرومی‌پاشند و تمام ذرات دون‌اتمی در سرما از یکدیگر دور می‌شوند. 

متأسفانه، کیهان‌شناسان حتی در عجیب‌ترین نظریه‌هایشان، نمی‌توانند راهی برای پایان خوش دادن به جهان بیابند.

مترجم: زهرا ذوالقدر