Wird das Universum mit einem Knall oder einem Wimmern enden? Zwei theoretische Physiker haben einen dritten Weg vorgeschlagen: Vielleicht wird das Universum niemals enden.
In einer Studie, die versucht, die Natur zu bestimmen dunkle Energie – Ein mysteriöses Phänomen, von dem angenommen wird, dass es dazu führt, dass sich das Universum jeden Moment schneller und schneller ausdehnt – Physiker haben herausgefunden, dass die kosmische Expansion nicht immer eine Selbstverständlichkeit ist. Stattdessen, schreiben sie, kann dunkle Energie „einschalten“ und periodisch stoppen, manchmal wächst das Universum, manchmal schrumpft es, bis die Bedingungen für eine neue Entstehung stimmen. die große Explosion Damit es geschieht – damit eine neue Welt geboren wird.
Die grosse Flucht
Unsere Welt durchläuft derzeit eine Phase der galoppierenden Expansion: Das Universum wird von Moment zu Moment schneller und schneller. Kosmologen verstehen nicht, was diese Beschleunigung verursacht, die sie dunkle Energie nennen. Wenn diese Beschleunigung anhält, wird unser Universum schließlich in Vergessenheit geraten, wobei alle Materie und Strahlung zerfetzt werden.
Dies wird nicht die erste Phase des außer Kontrolle geratenen Wachstums sein. In den ersten Momenten des Urknalls waren die Energien und Dichten so intensiv, dass die aktuelle Physik nicht damit fertig wird – sie sagt eine Singularität voraus, den Punkt unendlicher Dichte, an dem die Mathematik zusammenbricht. Danach durchlief das Universum eine Phase unglaublich schneller Expansion, bekannt als Inflation, die ebenfalls kaum verstanden wird.
Astronomen haben sich lange gefragt, ob diese beiden Phasen der beschleunigten Expansion – eine in den frühen Momenten des Urknalls und die andere in der gegenwärtigen Ära – miteinander verbunden sind und ob die Entität, die beide antreibt, das Problem der Urknall-Singularität umgangen hat.
Dynamische Dämonen
Um dies zu beantworten, veröffentlichten zwei theoretische Physiker am 7. Februar eine Studie in Database Preprint arXiv (Öffnet in einem neuen Tab) die ein Modell des Universums untersuchten, in dem dunkle Energie immer eine Rolle spielte. Frühere Forschungen haben das „Umschalten“ dunkler Energie zu unterschiedlichen Zeiten modelliert, um die kosmische Expansion voranzutreiben, aber die neue Forschung schlägt ein realistischeres Modell vor, das Materie und Strahlung umfasst.
Sie wollten sehen, ob dunkle Energie der Singularität des Urknalls entgehen, die Inflation antreiben und das späte Universum beschleunigen könnte. Um diese anfängliche Singularität zu vermeiden, kann das Universum nicht von einem Punkt unendlicher Dichte ausgehen. Stattdessen sollte das Universum, in dem wir leben, eines in einer unendlichen Reihe wiederkehrender „großer Sprünge“ sein.
In diesem Szenario treibt dunkle Energie das Universum an, bis es eine bestimmte Größe erreicht. Aber dunkle Energie verwandelt sich dann und zwingt das Universum, sich zusammenzuziehen. Das Universum erleidet dann eine große Krise, aber bevor es einen Zustand unendlicher Dichte erreicht, dreht sich die dunkle Energie erneut um und löst eine Periode unglaublich schneller Inflation aus, und der Zyklus beginnt von vorne.
Präzise abgestimmter Mechanismus
Forscher haben ein dunkles Energiemodell gefunden, das zu einer Trifecta führt. Aber entscheidend ist, dass Materie und Strahlung im sehr frühen Universum nicht existieren konnten, oder sie hätten die Inflation durcheinander gebracht. Stattdessen mussten Materie und Strahlung direkt nach der Inflation erscheinen, als ein Teil der dunklen Energie verschwand und das Universum mit Licht und Materie überflutete.
Während die Forscher zunächst erfolgreich waren, konnten sie keine allgemeine Klasse von Dunkelenergiemodellen finden, die immer zu denselben Ergebnissen führen könnten. Stattdessen mussten sie für die beschleunigte Ausdehnung des Stroms künstlich einen kleineren Wert einstellen, als die Quantenmechanik vorhersagt, um das exakt richtige Ergebnis zu erhalten.
Dennoch weist diese neue Forschung in eine vielversprechende Richtung und bietet eine tragfähige Plattform für die weitere Erforschung solcher Modelle. Menschen müssen nicht unbedingt in einer kalten, leeren Welt leben, denn dunkle Energie könnte sich in ferner Zukunft anders verhalten. Nur fortgesetzte Forschung wird unser letztendliches Schicksal enthüllen.
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