Направи дарение на училище!

Автор: Ивелина Николова

Така, както всеки един човек се ражда и достига края на своето съществуване, Вселената като обширно понятие, един ден също ще намери своя край. За начина, по който ще се случи това обаче, съществуват няколко вида теории, които ще разгледаме, но нека започнем с началото на живота, с раждането на Вселената…

Разбери повече за БГ Наука:

***

Теорията на Големия взрив

Преди настъпването на това събитие, Вселената се е намирала в една компресирана точка с изключително големи плътност, температура и налягане. Тя е определена дори като „точка по-малка и от атом“ и така наречената сингулярност. След Големия взрив, всичко в тази точка се е разпръснало, образуващо Вселената, която познаваме днес. 

Първите съществуващи частици, познати оттогава, се наричат кварки. Те са термин от ядрената физика и представляват елементарни частици, които, взети заедно, образуват материята. Точно при тяхното сливане, под действието на гравитацията, започва образуването на първите звезди, след което се формират и останалите небесни тела. 

От този момент досега обаче Вселената не е спирала да се разширява, което привлича вниманието на много учени, започнали да изследват причините за тази реакция. За да разберем напълно в какво се състоят тези причини, първо трябва да въведа няколко термина, които стоят в основата на създадените теории за края на Вселената, а това са именно:

Тъмната материя и тъмната енергия

Тези два термина са познати с това, че действат напълно противоположно в своята същност. Учените описват тъмната материя като силата на гравитацията – това, което привлича два обекта един към друг. Същата тази гравитация, благодарение на която Земята кръжи в орбита около Слънцето, и ябълката е паднала върху главата на Нютон, докато е стоял под дървото. Тя е обозначена като „тъмна“, защото не може да бъде видяна чрез съвременните технологични методи, но може да бъде забелязана спрямо своето гравитационно въздействие върху материята, която е видима. 

Въздействие на тъмната материя върху видимата. Credit: NASA and ESA

Тъмната материя събужда интереса на учените, понеже създава така наречения „проблем за липсващата маса“. Това се случва, тъй като не е видима, но има маса много по-голяма от тази на видимата материя. Тя също така има ключова роля при образуването на първите елементи във Вселената точно след настъпването на Големия взрив, като помага на кварките да се свързват до образуването на звездите. 

Противно на този термин обаче, изследователите проучват и друг, който оказва напълно противоположно влияние върху материята – тъмната енергия. Тя е известна със своите анти-гравитационни сили и докато тъмната материя приближава обектите един до друг, тъмната енергия действа точно обратното, като ги отдалечава. 

Това е забелязано за пръв път през 1929 година от астронома Едуин Хъбъл, който открива, че Вселената не се намира в статично състояние, а всъщност се разширява все повече и повече. Той стига до този извод по време на своите наблюдения върху галактиките, по време на които открива, че те се отдалечават от Земята, и колкото по-далеч се намира една галактика, толкова по-бързо започва да се отдалечава тя, като структурира тези факти в така наречения „Закон на Хъбъл“ или познат още като теория за метричното разширяване на пространството. 

Едуин Хъбъл. Credit: Sarah Parker 

Проблемът, който съществува и до ден днешен обаче, е, че учените все още не могат да определят колко бързо се разширява Вселената. Естествено, могат да направят предположения, като най-често наблюдават промяната в позицията на далечните галактики спрямо тази в миналото. Тук наблюдаването на избухването на звезда, превърнала се в супернова действа като начин, по който да определят позицията на галактиката, поради силната светлина, която се излъчва по време на този процес, но за времето, през което светлината достига до Земята, галактиката вече се намира на различно разстояние. Тези колебания са причината да бъдат създадени три различни теории за края на Вселената, като всяка една от тях е с различен завършек.

Теории за края на Вселената

Разглеждайки тъмната материя и тъмната енергия като понятия, учените откриват, че за края на Вселената, основно могат да бъдат създадени три вида теоретични събития – Големият срив, топлинната смърт и Голямото разкъсване. 

Големият срив е събитие, което може да бъде разгледано като връщането на Вселената в началната ѝ компресирана точка. Тук основният признак, който действа, е тъмната материя, която заедно със своите гравитационни въздействия върху обектите в космоса, може да се противопостави на силата на отблъскване на тъмната енергия и да приближи обектите до такава степен, в която те се свиват обратно в една малка точка. 

Големият срив. Credit: Ævar Arnfjörð Bjarmason 

За да създадат подходяща аналогия за този процес, учените разглеждат по-подробно черните дупки. Причината за това е, те също така съдържат много голяма плътност и гравитационното им привличане е толкова силно, че всяко нещо, което премине техния хоризонт на събития, изчезва напълно като материален обект. Тоест при тях действа силата на тъмната материя, която привлича небесни тела, превръщайки ги в част от масата на черната дупка, която може да е милиарди пъти повече от тази на Слънцето. За да разберем напълно тази концепция обаче трябва да заменим образа на черната дупка с този на точката, в която цялата Вселена ще се върне обратно, ако тъмната материя доминира над тъмната енергия. 

Друг пример, който също действа като обяснение на тази теория, е излитането на ракета. Да речем, че ракетата излита безпроблемно и се откъсва от силата на гравитация, отдалечавайки се от земята с набирането на височина. Аналогично погледнато, тук тъмната енергия действа по-силно от тъмната материя, като отдалечава ракетата от земята. В един момент обаче, горивото на ракетата свършва и тя започва да пада обратно към земята, привлечена от гравитацията (силата на тъмната материя). Така двата обекта се приближават все повече и повече, докато достигнат до своя сблъсък, и аналогично погледнато, това би се случило и с тези в космоса. 

Сблъсък между две тела. Credit: MaxPixel

Останалите две теории се типологизират в зависимост от това с каква скорост се разширява Вселената. Учените са открили, че ако тя е умерена, краят на Вселената би се състоял в така наречената топлинна смърт. В този случай, тя би продължила да се разширява завинаги, ядреното гориво на звездите ще се изразходва, а газовете, нужни за образуването на нови такива, също ще бъдат изчерпани. От това следва, че няма да има източник на топлина и светлина в космоса, и Вселената ще се превърне в едно студено, мрачно пространство. 

Тук доминираща е тъмната енергия, която, действайки обратно на тъмната материя, ще намали силата на гравитация, задържаща планетите в орбита около звездите, при което те ще започнат да се отдалечават едни от други. Ако погледнем на този процес като същества, населяващи Земята, първото нещо, което ще се случи, е спирането на притока от светлина. Не за дълго, всички организми ще намерят своята смърт, лишени от топлина и светлина, а планетата ни ще се превърне в едно студено, пусто място, без признак на живот. 

Замръзнала планета. Credit: Pixabay

Другата теория, образувала се вследствие на доминиращата тъмна енергия, е Голямото разкъсване на Вселената. При този процес обаче, основният фактор е, че разширяването на Вселената се случва по-бързо от допустимото, при което връзките между eлементите, изграждащи материята, започват да се разпадат. Поради това, под действието на анти-гравитационните сили на тъмната енергия, всички материални обекти във Вселената, без значение от своя размер, ще започнат да се разпадат на елементарни частици – същите тези, които след Големия взрив, са изградили първите съществуващи обекти, и всичко ще потъне в мрак. Това води до разпадането на галактиките и превръщането на крайната форма на Вселената в сингулярност. 

Въпреки че все още е прекалено рано да се правят изводи за евентуалния край на Вселената, учените не спират да изследват тази тема. През декември 2021-ва година, чрез наблюдения посредством телескопа Хъбъл, те откриват, че скоростта на разширяването на Вселената е по-висока от очакваната, при което астрономът Адам Рийс, който се опитва да разбере причината за тази аномалия, заявява: „Вселената продължава да ни изненадва, но виждаме това нещо като добро, защото ни помага да се учим.“ 

В сегашния момент, доминиращата сила е тази на тъмната енергия, но учените все още си задават въпроса дали има нещо, за чието съществуване все още не знаят, но чието действие е причината Вселената да се разширява със скорост, която продължава да се увеличава, и може да доведе до фаталния ѝ край.

Източници:

• National Geographic 

https://www.nationalgeographic.com/science/article/the-universe-is-expanding-faster-than-it-should-be

• Britannica

https://www.britannica.com/biography/Edwin-Hubble

• National Geographic | End of the Universe – Space Documentary 2019

https://www.youtube.com/watch?v=FLj6Swx7eis&ab_channel=StarzDust

• Wikipedia

Вземете (Доживотен) абонамент и Подарете един на училище по избор!