انرژی تاریک می‌تواند به بیگ‌بنگ دوم، سوم و حتی چهارم بینجامد

جهان چگونه به پایان می‌رسد؟ برخی دانشمندان معتقدند شاید جهان هرگز به پایان نرسد. فیزیکدان‌ها در تلاش برای تعریف ماهیت انرژی تاریک، پدیده‌ی اسرارآمیزی که تصور می‌شود عامل افزایش سرعت انبساط جهان است، به این نتیجه رسیدند که انبساط کیهان همیشه یک معیار مشخص نیست. بلکه انرژی تاریک به‌صورت دوره‌ای روشن و خاموش می‌شود، گاهی منجر به رشد کهکشان‌ها می‌شود و گاهی جهان را به‌قدری منقبض می‌کند که شرایط برای یک بیگ‌بنگ دیگر یا تولد جهانی جدید هموار می‌شود.

در شرایط فعلی، جهان در مرحله‌ی گسترش گریزان است. به این معنی که با سرعت زیادی در هر لحظه بزرگ‌تر می‌شود. کیهان‌شناسان هنوز علت این افزایش سرعت را که انرژی تاریک نامیده می‌شود، نمی‌دانند. اگر افزایش سرعت انبساط همچنان ادامه پیدا کند، جهان ما در نهایت تا ابد منبسط می‌شود به‌طوری‌که کل مواد و پرتوها از هم می‌پاشند.

البته این اولین دوره‌ی رشد گریزان نیست. در اولین لحظات بیگ‌بنگ، انرژی و چگالی به‌قدری زیاد بود که درک آن حتی برای فیزیکدان‌ها هم سخت است. درواقع بر اساس پیش‌بینی‌ها در آن لحظات نوعی تکینگی به وجود آمد. تکینگی به نقطه‌ی چگالی بی‌نهایتی گفته می‌شود که در آن ریاضیات نقض می‌شود. پس از آن جهان دوره‌ی انبساط سریع موسوم به تورم را تجربه کرد که باز هم اطلاعات کمی از آن وجود دارد.

ستاره‌شناس‌ها مدت‌ها است به این فکر می‌کنند که دو مرحله‌ی افزایش سرعت انبساط جهان (یکی در لحظات آغازین بیگ‌بنگ و دیگری در عصر حاضر) چه ربطی به یکدیگر دارند؟ و آیا موجودیتی که عامل هر دو است، از مشکل تکینگی بیگ‌بنگ اجتناب می‌کند؟

به گزارش لایو ساینس، دو فیزیکدان در پاسخ به پرسش‌های یادشده در تاریخ ۷ فوریه، مقاله‌ای را در پایگاه داده‌ی پیش‌انتشار arXiv منتشر کردند. آن‌ها در این مقاله به بررسی مدلی از جهان پرداختند که در آن انرژی تاریک همیشه یک نقش را ایفا می‌کند. پژوهش‌های قبلی انرژی تاریک را به شکل یک انرژی «همیشه فعال» برای انبساط جهان در نظر می‌گرفتند اما پژوهش جدید مدلی واقع‌گرایانه‌تر را ارائه می‌کند که شامل ماده و پرتوها است.

پژوهشگرها می‌خواستند بدانند آیا انرژی تاریک می‌تواند از تکینگی بیگ‌بنگ و تورم و افزایش سرعت جهان تا ابد اجتناب کند یا نه. برای اجتناب از تکینگی اولیه، جهان نباید از نقطه‌ی چگالی بی‌نهایت آغاز شود. بلکه جهانی که در آن زندگی می‌کنیم در واقع در یک مجموعه‌ی بی‌نهایت از «جهش‌های بزرگ» تکراری قرار دارد.

در سناریوی جهش بزرگ، انرژی تاریک تا حد مشخصی به انبساط جهان می‌انجامد؛ اما سپس تغییر ماهیت می‌دهد و به عامل انقباض جهان تبدیل می‌شود. سپس کیهان وارد سناریوی فشردگی بزرگ می‌شود اما درست پیش از رسیدن به وضعیت چگالی بی‌نهایت، انرژی تاریک مجدداً پدیدار می‌شود و دوره‌ی تورم سریع را آغاز می‌کند و بدین‌ترتیب چرخه‌ای جدید آغاز می‌شود.

پژوهشگرها به مدلی از انرژی تاریک رسیدند که سه بار موفق می‌شود. اما ماده و پرتوها احتمالاً در لحظات آغازین جهان وجود نداشتند؛ بلکه درست پس از تورم با کاهش انرژی تاریک ظاهر می‌شوند و جهان از نور و ماده پر می‌شود.

با اینکه این مدل در ابتدا موفق بود، پژوهشگرها نمی‌توانستند گروهی عمومی از مدل‌های انرژی تاریک را پیدا کنند که همیشه به نتایج یکسانی می‌انجامند. بلکه باید به‌جای پیش‌بینی‌های مکانیک کوانتوم، مقدار کوچک‌تری را وارد مدل انبساط کنونی می‌کردند تا به خروجی دقیق‌تری برسند.

بااین‌حال، این پژوهش در مسیری امیدبخش پیش می‌رود و سکویی پایدار را برای بررسی مدل‌های این‌چنینی فراهم می‌کند. سرنوشت انسان‌ها لزوماً زندگی در کیهان سرد و خالی نیست زیرا انرژی تاریک باید در آینده‌ی دوردست رفتار متفاوتی داشته باشد. تنها ادامه‌ی پژوهش‌ها می‌تواند سرنوشت نهایی ما را تعیین کند.