كيف سينتهي الكون؟ كتب الشاعر الأمريكي ت. س. إليوت بخصوص نهاية العالم. ولكن إذا كنت تريد استجابة أكثر تحديدًا ، فستجد أن الفيزيائيين أمضوا ساعات لا حصر لها في قلب هذا السؤال في أذهانهم ، وقد وضعوا بدقة أكثر الفرضيات المعقولة في فئات قليلة.
قال روبرت كالدويل ، عالِم الكونيات بجامعة دارتموث في هانوفر ، نيو هامبشاير: "في الكتب المدرسية وفصول علم الكونيات ، نتعلم أن هناك ثلاثة مستقبلات أساسية للكون".
وقال كالدويل إنه في أحد السيناريوهات ، يمكن للكون أن يستمر في التوسع إلى الأبد ، مع تفكك جميع المواد في نهاية المطاف إلى طاقة فيما يعرف باسم "الموت الحراري". بدلاً من ذلك ، قد تتسبب الجاذبية في عودة الكون إلى الانهيار ، مما يخلق انفجارًا كبيرًا عكسيًا ، يسمى The Big Crunch (سنشرح ذلك لاحقًا). أو ، هناك احتمال أن تتسبب الطاقة المظلمة في تسارع توسع الكون بشكل أسرع وأسرع ، وتتطور إلى عملية هاربة تعرف باسم Big Rip.
قبل مناقشة نهاية الكون ، دعنا نذهب إلى ولادته. إن فهمنا الحالي هو أن الزمان والمكان بدأ خلال الانفجار العظيم ، عندما انفجرت نقطة دون ذرية ، شديدة الحرارة وكثيفة للغاية إلى الخارج. بمجرد أن تبرد الأشياء بما فيه الكفاية ، بدأت الجسيمات في تكوين هياكل أكبر مثل المجرات والنجوم وكل الحياة على الأرض. نحن نعيش حاليًا ما يقرب من 13 مليار سنة بعد بداية الكون ، ولكن ، بالنظر إلى السيناريوهات المختلفة لانهائه ، من غير الواضح إلى متى سيستمر الكون.
في السيناريو الأول - ينحسر الكون من الوجود بسبب الموت الحراري - ستحرق جميع النجوم في الكون وقودها ، مع ترك معظمها وراءها بقايا كثيفة تعرف باسم الأقزام البيضاء والنجوم النيوترونية. ستنهار أكبر النجوم إلى ثقوب سوداء. في حين أن هذه الوحوش ليست مفترسة كما يتم تصويرها في كثير من الأحيان ، مع إعطاء الوقت الكافي ، فإن جاذبيتها الجاذبة الضخمة ستجذب معظم المادة إلى فكيها المستهلكة بالكامل.
قال كالدويل لـ Live Science: "عندها يمكن أن يحدث شيء مذهل".
يعتقد أن الثقوب السوداء تطلق نوعًا خاصًا من الانبعاثات يطلق عليه إشعاع هوكينج ، الذي سمي باسم الفيزيائي الراحل ستيفين هوكينج ، الذي افترض النظرية لأول مرة. يقوم هذا الإشعاع فعليًا بسرقة كل ثقب أسود من كتلة صغيرة جدًا ، مما يؤدي إلى تبخر الثقب ببطء. بعد 10 إلى 100 عام (هذا هو الرقم 1 متبوعًا بـ 100 أصفار) ، ستتبدد جميع الثقوب السوداء ، ولن تترك وراءها سوى الطاقة الخاملة ، وفقًا لكيفن بيمبلت ، عالم الفيزياء الفلكية بجامعة هال في المملكة المتحدة.
على النقيض من أزمة كبيرة ، على النقيض من ذلك ، فإن جاذبية النجوم والمجرات ستبدأ يومًا ما في تجميع الكون بأكمله معًا مرة أخرى. ستعمل العملية نوعًا ما مثل الانفجار العظيم المتراجع ، مع تحطم مجموعات المجرات واندماجها ، ثم اندماج النجوم والكواكب معًا ، وأخيرًا ، سيشكل كل شيء في الكون بقعة كثيفة بحجم صغير بلا حدود مرة أخرى.
توفر مثل هذه النتيجة بعض التناظر الزمني للكون. قال كالدويل ، "إنه أنيق ونظيف". "إنه مثل عندما تذهب للتخييم ، لا تترك شيئًا وراءك."
تُعرف الإمكانية الأساسية النهائية لنهاية الكون باسم Big Rip. في هذا السيناريو ، الطاقة المظلمة - المادة الغامضة التي تعمل في مواجهة الجاذبية - تفصل كل شيء قطعة قطعة. يتسارع توسع الكون حتى تتحرك المجرات البعيدة عنا بسرعة بحيث لا يمكن رؤية نورها. مع تسارع التوسع ، تبدأ الأجسام القريبة من الاختفاء وراء ما وصفه كالدويل بأنه "جدار الظلام".
وقال "المجرات تتفكك ، النظام الشمسي ينفصل ، دع خيالك يهرب." "الكواكب ، ومن ثم الذرات ، ثم الكون نفسه".
أي "نهاية" ستحدث؟
لأن خصائص الطاقة المظلمة ليست مفهومة جيدًا حتى الآن ، لا يعرف الباحثون أيًا من هذه السيناريوهات ستسود. قال كالدويل إنه يأمل أن تساعد المراصد في التنمية مثل تلسكوب المسح الميداني بالأشعة تحت الحمراء واسع النطاق (WFIRST) التابع لناسا ، أو تلسكوب المسح السينوبتيكي الكبير (LSST) الذي سيتم نشره قريبًا ، على توضيح سلوك الطاقة المظلمة ، وربما توفير فهم أفضل نهاية الكون.
هناك احتمالات غريبة أخرى لكيفية قيام الكون بركل الدلو. بموجب قوانين الفيزياء المعروفة ، من الممكن أن بوزون هيجز - وهو جسيم مسؤول عن إعطاء جميع الجسيمات المعروفة الأخرى - يمكن أن يدمر كل شيء يومًا ما. عندما تم اكتشافه في عام 2012 ، وجد أن كتلة هيجز لديها حوالي 126 مرة كتلة بروتون. لكن من الممكن نظريًا أن تتغير هذه الكتلة. ذلك لأن الكون قد لا يكون في أدنى تكوين ممكن للطاقة في الوقت الحالي. يمكن أن يكون الكون بأكمله في ما يعرف بالفراغ الكاذب غير المستقر ، على عكس الفراغ الحقيقي. إذا تحلل هيجز بطريقة أو بأخرى إلى كتلة أقل ، فإن الكون سوف يقع في حالة فراغ حقيقية منخفضة الطاقة.
إذا انقلب هيغز فجأة إلى كتلة أقل وخصائص مختلفة ، فإن كل شيء آخر في الكون سيتأثر بالمثل. قد لا تكون الإلكترونات قادرة على الدوران حول البروتونات ، مما يجعل الذرات مستحيلة. وبالمثل ، قد تتطور الفوتونات إلى كتلة ، وهذا يعني أن أشعة الشمس يمكن أن تبدو وكأنها دش مطري. ما إذا كان يمكن لأي مخلوقات حية البقاء على قيد الحياة مثل هذه الحالة أم لا غير معروف.
قال كالدويل: "سأصنف ذلك على أنه كارثة بيئية لفيزياء الجسيمات". "إنه لا يسبب زوال الكون بشكل مباشر - إنه فقط يجعله مكانًا سيئًا للعيش فيه."
