U jednom trenutku svemir će umrijeti. To je sigurno. No kada i kako, pitanja su koja već desetljećima intrigiraju znanstvenike. Naš je univerzum rođen prije 13,8 milijarda godina u velikom prasku (eng. Big Bang) i otad se širi. Iz nekog razloga, novi prazni prostor stvara se ni iz čega. Sâm prostor postaje sve širi.

Hoće li taj proces trajati zauvijek ili će jednog dana stati? Po svemu sudeći, kozmičku sudbinu odlučit će borba “dvojice titana” koji se bore za prevlast. Prvi se sastoji od sve tvari koja postoji u svemiru: a) nebrojenih galaktika sa zvijezdama, planeta, asteroida, kometa, prašine i raznoraznih drugih nebeskih objekata; b) plina i c) tamne tvari.

Iako su međusobno veoma različiti, svi oni žele samo jedno – privući se. Gravitacija privlači svu tu tvar i kozmos u cjelini, usporavajući širenje koje je započelo velikim praskom. Naš drugi ratnik je – prostor.

Tvar i energija

Iako se čini praznim i bespomoćnim, on ima intrinzičnu energiju. Nemamo pojma što je ona i zašto uopće postoji, ali ima specijalno ime – tamna energija. Ona je neka vrsta antigravitacije koja ubrzava kozmičko širenje.

Prema tome, sva tvar koja postoji pokušava održati svemir na okupu, dok ga prazan prostor prožet tamnom energijom neprekidno gura i širi. U ovisnosti o tome tko će pobijediti, svemir će umrijeti na drukčiji način.

Sukob titana

Fizičari danas znaju da tamna energija ispunjava 68,3 % svemira. Tamna tvar je na drugome mjestu s 26,8 %, a obična tvar sačinjava svega 4,9 % ukupnog sadržaja svemira. Ta obična tvar obuhvaća sve što vidimo u svemiru, dakle, sve galaktike, zvijezde, planete i svako zrnce kozmičke prašine. To znači da 95,1 % onoga što sačinjava naš svemir ne samo da ne vidimo nego ne možemo ni opaziti nikakvim mjernim uređajem. Postavlja se pitanje kako onda znamo da tamna tvar i tamna energija uopće postoje.

Prije nego što bacimo pogled na tri moguća scenarija smrti svemira, recimo nešto o te dvije misteriozne pojave.

Tamna tvar prvi je put postala predmetom znanstvenih istraživanja u drugoj polovici 20. st. Iako je ne možemo vidjeti ni dodirnuti, njeno postojanje postalo je očito 1930-ih, kada je švicarski astronom Fritz Zwicky primijetio da jata galaktika imaju veću masu nego što bi bilo moguće objasniti običnom tvari. On je zaključio da postoji “tamna tvar” koja čini veći dio mase jata, ali taj koncept nije odmah prihvaćen.

Pravi proboj dogodio se 1970-ih, kada su astronomi Vera Rubin i Kent Ford detaljno proučavali rotacije spiralnih galaktika. Njihova istraživanja pokazala su da obična tvar nije dovoljna da objasni brzinu tih rotacija. Oni su stoga predložili postojanje dodatne nevidljive mase koja održava ravnotežu gravitacijskih sila.

Postoji nekoliko neovisnih načina kojima možemo potvrditi postojanje tamne tvari. Jedan od njih je analiza kozmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja, ostataka velikog praska, a drugi je postojanje tzv. gravitacijskih leća kod kojih masa tamne tvari savija svjetlost drugih objekata u svemiru.

Osim toga, simulacije kretanja galaktika i kozmičkih struktura također pridonose ideji postojanja tamne tvari. Drugim riječima, te simulacije reproduciraju opažene fenomene samo ako uračunamo i tamnu tvar.

S druge strane, otkriće tamne energije započelo je s promatranjem supernovā tipa Ia, eksplozija zvijezda koje djeluju kao svjetlosni markeri udaljenosti u svemiru. Dva neovisna istraživačka tima, “Supernova Cosmology Project” i “High-Z Supernova Search Team” 1998. otkrila su da se svemir širi brže od očekivanog. Taj čudni fenomen ukazao je na postojanje tamne energije koja potiče ubrzanje.

Osim supernova, tamnu energiju potvrđuju i druge metode, poput analize velikih galaktičkih struktura i kozmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja.

Doista je fascinantno što o sudbini našeg svemira odlučuje rat dviju pojava koje su nam potpuno zagonetne i neuhvatljive. No vratimo se na tri moguća scenarija konačne sudbine svemira.

Prvi se naziva “veliko hlađenje” (eng. Big Freeze). Do njega će doći ako tamna energija pobijedi na način da njezina snaga ostane konstantna.

Kako će izgledati međuzvjezdani ratovi? Nad ova tri scenarija ćete se zamisliti

Rast svemira

Budući da prostor raste, tvar se sve više razrjeđuje, poput šećera u šalici u koju se dodaje sve više i više čaja. Međutim, kako se svemir širi, stvara se sve više praznog prostora, a on pak donosi sve više tamne energije koja nastavlja razdvajati tvar, zbog čega pak svemir raste još brže. Zapravo, on se širi eksponencijalnom brzinom. Otprilike svakih 12 milijarda godina udvostručit će se u promjeru.

I dok tamna energija pobjeđuje u ukupnom ratu, tvar pobjeđuje u barem jednoj bitki. Ona može održati tvar na okupu, ali samo na manjim udaljenostima. Primjerice, naša galaktika Mliječna staza nalazi se u galaktičkom jatu imenom Mjesna skupina. U njoj se, osim naše galaktike, nalaze Andromeda (M31), Trokut (M33) i još nekih osamdesetak galaktika i patuljastih galaktika poput Velikog i Malog Magellanova oblaka.

Uzajamna gravitacija svih tih galaktika može nadvladati utjecaj tamne energije. Za nekoliko milijarda godina, Mjesna skupina spojit će se u ogromnu loptu s bilijunima zvijezda. Ubrzo potom, ona će postati naš posljednji pogled na svemir. Sve ostale galaktike bit će potisnute ekspanzijom. Za naše daleke potomke to će izgledati kao da ostatak svemira juri u daljinu, sve dok za nekoliko stotina milijarda godina uopće ne budu vidjeli nikakve druge galaktike. Bit će sami, okruženi naizgled beskonačnom mračnom prazninom.

Za otprilike sto bilijuna godina, sve zvijezde naše supergalaktike će izumrijeti. Sav plin koji je mogao stvoriti nove zvijezde bit će potrošen. Galaktika će biti mračna i puna leševa zvijezda. Tijekom bilijarda godina, bijeli patuljci i neutronske zvijezde polako će se hladiti dok ne postanu crni patuljci.

Sve strukture, velike i male, polako će se raspasti. Jedna po jedna, sve mrtve zvijezde i planeti napustit će supergalaktiku. Taj će proces trajati trilijardama godina. Svaki će objekt završiti osamljen. Međusobno će biti toliko udaljeni kao da svaki postoji u vlastitom svemiru. Za gugol (10¹⁰⁰) godina isparit će i posljednja crna rupa.

Na koncu, entropija i tamna energija neće prestati dok njihov posao ne bude završen. Tijekom još duljih, praktički nezamislivih, vremenskih raspona, sve preostale strukture mogle bi se čak rastočiti u pojedinačne čestice koje će biti odgurnute jedna od druge sve većim praznim prostorom. Zamislite cijeli svemir sa samo jednom osamljenom česticom koja putuje kroz ništavilo.

Pronađena je ‘Super-Zemlja’ koja bi mogla biti budućnost: ‘Planet nastanjive zone’

Veliko kidanje

Drugi scenarij naziva se “veliko kidanje” (eng. Big Rip). U njemu ne samo da će tamna energija pobijediti nego će i dodatno ojačati i doslovno pokidati strukturu prostorvremena. U velikom hlađenju tvar je dobila neke manje bitke, no u velikom kidanju gubi apsolutno sve.

Ako će svemir doista skončati na taj način, sve bi moglo početi već za 20 milijarda godina.

Prvo će tamna energija stvoriti prazan prostor između pojedinačnih galaktika. Mliječna staza napustit će Mjesnu skupinu i početi sama plutati u sve mračnijem kozmosu koji se brzo napuhava.

Nekoliko milijarda godina potom, prazan prostor počinje se uguravati između pojedinačnih zvijezda, rastapajući galaktiku. Noćno nebo počet će izgledati tužno i tmurno jer su druge zvijezde odgurnute predaleko da bismo ih vidjeli.

Nekoliko milijuna godina pošto se nebo zatamni, tamna energija počinje stvarati prazan prostor unutar samih zvjezdanih sustava. Planeti su odgurnuti od svojih matičnih zvijezda pa se sav život u svemiru smrzava do smrti. Nema još puno vremena jer nakon samo nekoliko mjeseci tamna energija stvara prazan prostor čak i unutar čvrstih objekata. Zvijezde, planeti, asteroidi, sve čvrsto… kida se na komade.

Čak i da se nalazite na svemirskom brodu, unutar jednog dana i on bi se raskomadao, a samo pola sata poslije, čak bi i atomi bili uništeni jer bi se nov prostor stvarao toliko žustro da bi uspio razdvojiti i elektrone od atomskih jezgara.

U završnom činu ostaju još samo crne rupe, iscrpljene i poražene od eksponencijalno ekspandirajuće tamne energije. One bi bile sićušne, kvadrilijun puta manje od atoma. U sekstilijarditom (10⁻³⁹) dijelu sekunde eksplodirale bi snagom bilijarda supernova.

I to je to. Prostorvrijeme se raskidalo pa je posve nemoguće predvidjeti što bi se uopće moglo dalje događati.

Napokon znamo što su ‘foo fighters’: Stručnjaci riješili misterij Drugog svjetskog rata

Ništa dobro

Treći scenarij naziva se “veliko sažimanje” (eng. Big Crunch).

Napokon opcija u kojoj tvar pobjeđuje tamnu energiju. Do toga bi došlo kada bi snaga tamne energije opala s vremenom te ako bi to smanjenje bilo dovoljno jako da gravitacija preokrene rat u svoju korist. Na našu žalost, ni tu nam se ne piše ništa dobro. Na koncu bi se svemir urušio sâm u sebe. Nitko ne zna kada bi to moglo početi, no moglo bi za nekoliko stotina milijuna godina.

Kako se svemir počinje skupljati, tijekom milijarda godina, galaktička jata i same galaktike približavaju se jedna drugoj dok se na kraju ne spoje. Zatim i same zvijezde postaju sve bliže jedna drugoj. Pritom se događa još nešto posebno strašno.

Zbog smanjenja prostora, koncentrira se sve zračenje koje su u prošlosti emitirale sve zvijezde, supernove i kvazari koji su ikada postojali. Prostor postaje toliko ispunjen zračenjem da se svemir zagrijava do enormnih razina. Kao što znate, temperatura na površini Sunca iznosi oko 5500 °C, a postoje i zvijezde s površinskim temperaturama od 30.000 °C. U ovom scenariju, međutim, svemir postaje toliko vruć da se čak i zvijezde doslovno peku izvana.

Na koncu sav svemir sažima se u jednu točku – tzv. singularnost – iz kakve je nastao naš svemir. Čak postoji mogućnost da bi nakon toga ponovno došlo do velikog praska i rađanja novog svemira.

Postavlja se pitanje: Koji je scenarij najizgledniji? Teško je reći, no zasad se čini da je prvi, veliko hlađenje, naša najvjerojatnija budućnost.

To se čini tužnim, no ima jednu veliku prednost: u tom scenariju svemir traje najdulje. Imali bismo bilijune godina da se proširimo i koloniziramo ne samo Mliječnu stazu, nego možda i druge galaktike. A tko zna, možda čak pronađemo način da zauvijek održimo svijest.

Kako bilo, imamo još mnogo vremena da uživamo u tajnama našeg zadivljujućeg univerzuma. Zapravo, tek smo počeli. Budimo pametni i riješimo sve probleme na planetu kako bismo se hrabro otisnuli kamo nitko još nikada otišao nije.

Objava Naša sudbina ovisi o sukobu dvije tajanstvene pojave: Slijedi nam kraj pojavila se prvi puta na Dnevno.hr.

pročitaj cijeli članak