Bódi Dániel

2022. 07. 22. – Végül minden véget ér majd, szokás mondani, de vajon ez az állítás magára az univerzumra is érvényes? Ha igen, hogyan? Na és mikor? Jelenleg nehéz elképzelni egy olyan katasztrófát, ami képes kihatni a világegyetem létezésének egészére, ugyanakkor a fizikusok nagyon is elképzelhetőnek tartják, hogy valamikor egyszer mindennek vége lesz. Sőt, szerintük ez sokkal hamarabb bekövetkezhet, mint azt gondolnánk.

Ahhoz, hogy kitalálják, hogyan érhet véget a kozmosz, a fizikusoknak a kezdetekbe kell visszapillantaniuk. Körülbelül 13,8 milliárd évvel ezelőtt a tér és az idő egy hihetetlenül sűrű és kicsi szingularitásból robbant ki, ezt az eseményt nevezzük ősrobbanásnak. az univerzum ettől a pillanattól kezdve nagyon gyorsan tágulni kezdett, az anyag lehűlt, majd galaxisokká, csillagokká és bolygókká alakult.

Ez a folyamat pedig még mindig zajlik, méghozzá egyre csak gyorsuló ütemben, köszönhetően egy máig ismeretlen erőnek, amit a kutatók „sötét energiának” neveznek. Ugyan erről az erőről még csak nagyon kevesed, de inkább semmit sem tudunk még, azzal már tisztában vagyunk, hogy kulcsfontossága lehet az univerzum sorsának alakulásában. Hogy ez végül melyik lehetséges forgatókönyv szerint alakul, az attól függ, hogy a kutatók hogyan módosítják a modellekben szereplő számokat.

1. A nagy fagyás

A világegyetem fejlődéséről alkotott legjobb modelljeink szerint a legvalószínűbb forgatókönyv az úgynevezett „Nagy fagyás”. Ha a sötét energia örökké gyorsítja a világegyetem tágulását – és a számítások szerint ez így lesz -, akkor a kozmoszra lassú halál vár, amely googol évekig is elhúzódhat (felfoghatatlan hosszú idő – 1+ száz darab nulla).

Ha az égboltfoltot több milliárd éven át felgyorsított idővel szemlélnénk, akkor azt látnánk, hogy a csillagok egyre vörösebbé válnának, majd teljesen elhalványulnának. Mindezt azért, mert mielőtt teljesen láthatatlanná válnának a szem számára, a táguló világegyetem egyre jobban megnyújtja fényük hullámhosszát a spektrum vörös vége felé.

Persze, még ha nem is látnánk őket, a távoli csillagok és galaxisok akkor is ott lennének – legalábbis néhány trillió évig. Egy idő után viszont a tágulás felhígítaná az űrben lebegő port és gázt, amíg azok már egyetlen régióban sem lennének elegendőek ahhoz, hogy új csillagok szülessenek belőlük. És mivel több csillag nem születik többé, a végül veszélyeztetett, majd kihalófélben lévő fajjá válnak, majd egy napon az utolsó példányok is kihalnak.

A végére már csak fehér törpék, neutroncsillagok és fekete lyukak léteznek, de idővel ezek is elhalványulnak – a fehér törpék és néhány neutroncsillag lassan láthatatlan, inaktív fekete törpévé hűl, míg más neutroncsillagok fekete lyukakká omlanak össze. 10 decilliárd év múlva pedig már csak fekete lyukak maradnak. És még ezek sem örökkévalók – ahogy Stephen Hawking megjósolta, a fekete lyukak lassan sugárzást bocsátanak ki, egészen addig, amíg végül el nem párolognak.

Körülbelül 1 googol év múlva, amikor az összes fekete lyuk is eltűnik, az univerzum a végső korszakába, a Sötét Korszakba kerül. A fény és az anyag távoli emlékek, és a megmaradt laza részecskék a lehető legmagányosabb életet fogják élni, és nagy valószínűséggel az örökkévalóságig semmi sem fog már történni.

2. A nagy szakadás

Egy egészen hasonló forgatókönyv azonban sokkal drámaibb halálhoz vezethet, mint a nagy fagyásé, és méghozzá sokkalta hamarabb is. Ebben a modellben a sötét energia nem csak egyenletes ütemben gyorsítja a világegyetem tágulását, hanem exponenciálisan gyorsul, ami végül szétszakítja a valóság szövetét – ezt nevezzük „a nagy szakadásnak”.

Sajnos még a James Webb teleszkóppal sem láthatunk el az univerzum végéig, de legalábbis fizikai határai van annak, hogy milyen messze vagyunk képesek az űrbe látni. Ezt a határt a fénysebesség szabja meg, hiszen egy ponton túl az objektumok egyszerűen már olyan messze vannak, hogy a fényüknek nincs elég ideje elérni a Földet. Ezt a régiót hívjuk megfigyelhető világegyetemnek.

A „nagy szakadás” modelljében az exponenciálisan gyorsuló tágulás egyre több és több objektumot tol ki ezen a határon túlra, ami azt jelenti, hogy a megfigyelhető univerzum folyamatosan zsugorodik. Bármely két objektum, amely a határon túl kerül egymástól, már sehogyan sem képesek befolyásolni egymást az olyan alapvető erők, mint például a gravitáció vagy az elektromágnesesség révén.

Emiatt a világegyetem nagyméretű struktúrái elkezdenek szétesni – ahogy a gravitáció hatása egyre kisebb lesz, nem lesz képes összetartani a galaxishalmazokat, így azok elkezdenek felbomlani.

Végül ugyanez fog történni magukkal a galaxisokkal is, vagyis a csillagok maguktól sodródnak. Később a kozmikus eseményhorizont az egyes csillagrendszerek méretét is meghaladja majd, ami azt jelenti, hogy a bolygók már nem lesznek a csillagok körüli pályájukhoz kötve.

A létezés utolsó néhány percében ez az eseményhorizont a molekulák méreténél is kisebbre zsugorodik, megszakítva az anyagot összetartó erőket, szétszaggatva a csillagokat, bolygókat és mindent, ami rajtuk van. És végül maguk az elszabadult atomok is részecskéről részecskére szakadnának szét, az utolsó áldozat pedig maga a téridő szövete.

A tudósok, akik ezt a modellt preferálják, azt gondolják, hogy ha ez helyes, akkor a világegyetemnek körülbelül 22 milliárd éve van még hátra. Persze akadnak olyan kutatók is, akik mindezt élből elvetik, szerintük ugyanis ez a forgatókönyv hibás számításokon alapszik.

3. A nagy összeroppanás

Az is lehet, hogy az univerzum pont az ellenkező módon ér majd véget. Ahelyett, hogy örökké a semmibe tágulna, egyszer csak pályát változtat, és egy úgynevezett „nagy összeroppanásban” önmagába fordul vissza.

A mindent összehúzni próbáló gravitáció és a mindent szétfeszíteni próbáló sötét energia közötti kozmikus versengésben a tudósok általában a sötét energia javára teszik a zsetonjaikat, ami végső soron egy „nagy fagyáshoz” vagy „nagy szakadáshoz” vezetne. De a gravitációt senki nem ültetheti a sarokba.

Ha az univerzumban az anyag sűrűsége elég nagy, akkor a gravitációja legyőzheti a tágulást, és helyette egy összehúzódási fázist indíthat el. Minden elkezdene minden más felé mozogni, miközben az univerzum ismét összezsugorodik. Hasonlóan a jelenlegi tágulási fázisunkhoz, az akkor élő embereket ez nem érintené közvetlenül – legalábbis a vég közeledtéig semmiképp.

A galaxishalmazok elkezdenének összeolvadni, majd maguk a galaxisok, és végül az egyes csillagok is rendszeresebben ütköznének össze, mint bármikor. Az igazi baj azonban a kozmikus mikrohullámú háttérrel kezdődik – a világegyetem háttérsugárzásával, ami az ősrobbanásból maradt vissza. Ahogy a fotonok a spektrum kék vége felé tolódnak, ez a sugárzás felmelegszik, míg végül forróbbá válik, mint a csillagok. Ez azt jelenti, hogy a csillagok nem tudják tovább sugározni a hőjüket kifelé, és egyre forróbbak lesznek, amíg el nem párolognak.

Az utolsó percekben a világegyetem hőmérséklete olyan rendkívül forró lenne, hogy maguk az atomok is szétesnének. Nem mintha emiatt sokáig kellene aggódniuk, mivel a zsugorodó univerzum egyre nagyobb százalékát elfoglaló fekete lyukak beszippantják őket.

Végül az univerzum teljes tartalma egy lehetetlenül apró térbe – egy szingularitásba, mint egy fordított ősrobbanás – zsúfolódik össze.

Ahány tudós, annyi becslés létezik arra vonatkozóan, hogy mikor kezdődhet ez az összehúzódási fázis. Egy nemrégiben készült tanulmány szerint kozmikus léptékben viszonylag hamar bekövetkezhet, vagyis a világegyetem körülbelül 100 millió év múlva megfordulhat. A modell szerint ez az időszak körülbelül egymilliárd évig tartana, mielőtt visszatérnénk újra a szingularitáshoz.

4. A nagy pattogás

De az is lehet, hogy ez a „nagy roppanás” még nem a vég. A fenti hipotézis egy változata szerint pillanatokkal azelőtt, hogy a világegyetem egy szingularitásba omlana össze, kvantumfolyamatok mentik meg, és ismét megfordul, új tágulási időszakot indítva, ami gyakorlatilag egy újabb ősrobbanás egy vadonatúj világegyetem számára. Ezt a feltevést hívjuk a „nagy pattogásnak” (Big Bounce).

Bár ez egy kicsit kényelmesen hangzik, az elképzelés hívei szerint ennek azért van némi előzménye a kvantumfizika világában – elvégre ahogy az univerzum a szingularitás felé zsugorodik, olyan kicsi lesz, hogy a kvantumszabályok lépnek az általunk ismert nagyméretű klasszikus fizika helyébe.

Ezen a ponton kvantum-alagutazás esete léphet fel, ahol a részecskék olyan akadályokat is képesek legyőzni, melyekhez nem lenne elég energiájuk. Ez olyan folyamatokat tenne lehetővé, mint például a radioaktív bomlás, de egy nemrégiben készült tanulmány szerint még az is lehetséges lenne, hogy a zsugorodó világegyetem megmeneküljön, és újra tágulni kezdjen.

Érdekes módon a „nagy pattogás”  egy másik elméletből, a hurok-kvantumgravitációból ered, amivel próbálják a gravitációt a kvantummechanikával magyarázni. Ez a hipotézis ugyanakkor azt feltételezi, hogy az univerzumok egy örökkévalóságig tartó folyamatban léteznek, amíg el nem pusztulnak, majd újra létre nem jönnek. Újra és újra és újra és újra…

5. A nagy „szippantás” – hamis vákuum

A lista utolsó világvége-forgatókönyve talán a legfélelmetesebb is, ugyanis bármikor bekövetkezhetne. Ezt hívják hamis vákuumnak, vagyis viccesen a „nagy szippantásnak” [big slurp]. A fizika törvénye, hogy egy rendszer természetes módon megpróbál stabilizálódni. Emiatt egy nagy energiájú állapotból egy alacsonyabb energiájú állapotba kerül, amíg a lehető legalacsonyabb energiában nem stabilizálódik. Kvantummezők esetében ezt nevezik vákuumállapotnak.

a kutatók úgy vélik, hogy minden ismert kvantummező stabil vákuumállapotban van – egy kivételével: a Higgs-mező. Az ugyanis úgy tűnik, hogy hamis vákuumállapotban van, azaz jelenleg stabilnak tűnik, de a mérések és az előrejelzések szerint nem a legalacsonyabb energiaállapotában tartózkodik

Ez azonban bármikor, előzetes figyelmeztetés nélkül megváltozhat. A Higgs-mező szó szerint bármelyik pillanatban alacsonyabb energiaállapotba csúszhat, és ezzel az univerzum egy hatalmas darabját, ha nem is az egészet, de teljesen kioltja.

Mindössze egy apró pontra lenne szükség a térben, hogy összeomoljon ebbe az alacsonyabb energiaállapotba, ami beindítaná a vákuum bomlásának buborékját, ami aztán fénysebességgel tágulna kifelé. Ilyen gyorsan mozogva, még csak nem is látnánk, hogy jön, amíg a buborék fala bele nem csapódik a Földbe.

Mi történik, ha már benne vagyunk ebben a buborékban?

Senki sem tudja biztosan, de valószínűleg teljesen átírná a természet ismert törvényeit. Van rá esély, hogy az élet lehetséges lesz az új fizika mellett, de az univerzum annyira megváltozhat, hogy azt jelenleg el sem tudjuk képzelni. A legrosszabb esetben minden anyag megsemmisül.

Ezt a hipotézist azonban nagyon sok tudományos vita képezi. Vannak, akik szerint a vákuumbomlás még sok-sok milliárd évig teljesen kizárható, vagy teljesen lehetetlen, míg mások úgy gondolják, hogy már régen meg kellett volna történnie, ami akár azt is jelentheti, hogy pont egy ilyen buborékban létezünk.

A Higgs-mező is stabilabb lehet, mint ahogyan azt gondolnánk. Elvégre csak viszonylag nemrég erősítették meg a Higgs-bozon felfedezésével, így még rengeteg mindent meg kell tanulnunk a további tanulmányok révén. Vagy lehet, hogy a hamis vákuumbuborék éppen most nyelte el a Napot, és nyolc perc múlva itt lesz.

via – New Atlas

Na és ezt már olvastad?

Igaz ez? – A videojáték tényleg az atombomba egyik alkotójának az ötlete?