Kuinka maailmankaikkeus loppuu? "Ei bangilla, vaan tuiskahduksella", kirjoitti amerikkalainen runoilija T.S. Eliot maailman lopusta. Mutta jos haluat selkeämmän vastauksen, huomaat, että fyysikot ovat viettäneet lukemattomia tunteja kääntämällä tämän kysymyksen mieleensä ja sovitelleet kaikkein todennäköisimmät hypoteesit siististi muutamiin luokkiin.
"Oppikirjoissa ja kosmologian luokassa opimme, että maailmankaikkeudella on kolme perusfutuuria", kertoi Robert Caldwell, kosmologi Dartmouthin yliopistosta Hannoverista, New Hampshire.
Yhdessä skenaariossa, kosmos voisi jatkaa laajentumista ikuisesti, jolloin kaikki aine hajosi lopulta energiaksi niin kutsuttuun "kuolemankuolemaan", Caldwell sanoi. Vaihtoehtoisesti painovoima voi aiheuttaa maailmankaikkeuden romahduksen, jolloin syntyy käänteinen Big Bang, nimeltään Big Crunch (selitämme tämän myöhemmin). Tai on olemassa mahdollisuus, että tumma energia aiheuttaa maailmankaikkeuden laajentumisen kiihtyvän yhä nopeammin ja muuttuvan karkaavaksi prosessiksi, joka tunnetaan nimellä iso rippaus.
Mennään sen syntymään ennen keskustelua maailmankaikkeuden lopusta. Nykyinen käsitys on, että aika ja tila alkoivat Ison räjähdyksen aikana, kun subatominen, erittäin kuuma ja erittäin tiheä kohta räjähti ulospäin. Kun asiat jäähtyivät tarpeeksi, hiukkaset alkoivat muodostaa suurempia rakenteita, kuten galakseja, tähtiä ja koko elämää maapallolla. Elämme tällä hetkellä noin 13 miljardia vuotta maailmankaikkeuden alkamisen jälkeen, mutta kun otetaan huomioon sen erilaiset hajoamisskenaariot, on epäselvää, kuinka kauan maailmankaikkeus kestää.
Ensimmäisessä skenaariossa - maailmankaikkeus kumartuu olemassaolosta lämpökuoleman takia - kaikki kosmoksen tähdet polttavat polttoaineensa, ja suurin osa niistä jättää taakse tiheät jäännökset, joita kutsutaan valkoisiksi kääpiöiksi ja neutronitähteiksi. Suurimmat tähdet romahtaisivat mustiin reikiin. Vaikka nämä pedot eivät ole niin raveneita kuin usein kuvaillaan olevan, koska niillä on riittävästi aikaa, niiden massiivinen painovoima vetovoima vetäisi suurimman osan asiaa kuluttavista makuistaan.
"Sitten jotain mahtavaa voi tapahtua", Caldwell kertoi Live Science: lle.
Mustien reikien ajatellaan tuottavan erityistyyppistä päästöä, nimeltään Hawkingin säteily, nimeltään myöhäiselle fyysikolle Stephen Hawkingille, joka postuloi ensimmäisen kerran teoriaa. Tämä säteily todella röövää jokaisen pienen massan mustan aukon, jolloin reikä höyrystyy hitaasti. 10–100 vuoden kuluttua (se on numero 1, jota seuraa 100 nollaa) kaikki mustat aukot häviävät, jättäen jälkeensä muuta kuin inerttiä energiaa, kertoo Ison-Britannian Hullin yliopiston astrofysiikan tutkija Kevin Pimbblet.
Sitä vastoin suuren romahduksen alla tähteiden ja galaksien painovoimainen vetovoima alkaisi yhtenä päivänä vetää koko maailmankaikkeutta taas yhteen. Prosessi kulkisi kuin tavallinen taaksepäin oleva iso räjähdys, jossa galaktiset klusterit kaatuvat ja sulautuvat yhteen, sitten tähdet ja planeetat sulautuvat yhteen, ja lopulta kaikki maailmankaikkeudessa muodostaisi jälleen tiheän, äärettömän pienen koon.
Tällainen lopputulos tarjoaa jonkin verran ajallista symmetriaa kosmokseen. "Se on siisti ja puhdas", Caldwell sanoi. "Se on kuin kun retket; ei jätä mitään taakse."
Viimeinen perusmahdollisuus maailmankaikkeuden loppuun tunnetaan nimellä Big Rip. Tässä skenaariossa tumma energia - salaperäinen aine, joka toimii painovoiman vastaisesti - vetää kaiken erilleen kappaleelta. Kosmisen laajentuminen kiihtyy, kunnes kaukaiset galaksit ovat siirtymässä meistä niin nopeasti, että niiden valoa ei enää voida nähdä. Kun laajentuminen kiihtyy, yhä lähemmät esineet alkavat kadota sen takana, jota Caldwell kuvaili "pimeyden muuriksi".
"Galaksit vetäytyvät toisistaan, aurinkokunta vetää erilleen, anna mielikuvituksesi mennä villiin", hän sanoi. "Planeetat ja sitten lopulta atomit, sitten itse maailmankaikkeus."
Mikä "loppu" tapahtuu?
Koska pimeän energian ominaisuuksia ei vielä tunneta hyvin, tutkijat eivät tiedä kumpi näistä skenaarioista vallitsee. Caldwell kertoi toivovansa, että kehitteillä olevat observatoriat, kuten NASA: n laajakenttäinen infrapunakaukoteleskooppi (WFIRST) tai pian käyttöön otettava Suuri synoptistiikkakaukoputki (LSST), auttavat selvittämään pimeän energian käyttäytymistä ja tarjoavat ehkä paremman ymmärryksen maailmankaikkeuden loppu.
On myös muita eksoottisia näkymiä siitä, kuinka kosmos voi potkaista kauhan. Tunnettujen fysiikkalakien mukaan on mahdollista, että Higgsin bosoni - hiukkanen, joka on vastuussa kaikille muille tunnetuille hiukkasille niiden massan antamisesta - voisi jonain päivänä tuhota kaiken. Kun se löydettiin vuonna 2012, Higgin todettiin olevan massa noin 126-kertainen protoniin nähden. Mutta teoriassa on mahdollista, että massa muuttuu. Tämä johtuu siitä, että maailmankaikkeus ei ehkä ole tällä hetkellä matalimmassa mahdollisessa energiakonfiguraatiossa. Koko kosmos voisi olla ns. Epävakaassa väärin tyhjiössä toisin kuin todellisessa tyhjiössä. Jos Higgs hajoaa jotenkin alempaan massaan, niin maailmankaikkeus putoaa pienemmän energian todelliseen tyhjiötilaan.
Jos Higgs yhtäkkiä lippuisi pienemmästä massasta ja erilaisista ominaisuuksista, niin kaikki muu maailmankaikkeudessa vaikuttaisi samalla tavalla. Elektronit eivät ehkä enää pysty kiertämään protonien ympäri, mikä tekee atomista mahdotonta. Samoin fotonit voivat kehittää massaa, mikä tarkoittaa, että auringonpaiste voi tuntua sateelta. Voidaanko kukaan elävä olento selviytyä sellaisesta tilasta vai ei.
"Luokittelisin sen eräänlaiseksi hiukkasfysiikan ympäristökatastrofiksi", Caldwell sanoi. "Se ei suoraan aiheuta maailmankaikkeuden tuhoamista - se tekee siitä vain hulluksi asumispaikaksi."
