Wielkie Rozdarcie - Big Rip

W kosmologii fizycznej The Big Rip jest hipotetyczny model kosmologiczny dotycząca ostatecznego losu wszechświata , w którym niezależnie od tego wszechświata , od gwiazd i galaktyk do atomów i cząstek elementarnych, a nawet czasoprzestrzeni sama, jest stopniowo rozdarty przez ekspansję wszechświata w określonym czasie w przyszłości, aż odległości między cząstkami staną się nieskończone. Zgodnie ze standardowym modelem kosmologii współczynnik skali wszechświata przyspiesza iw przyszłej erze stałej dominacji kosmologicznej będzie wzrastał wykładniczo. Jednak ekspansja ta jest podobna w każdym momencie czasu (stąd prawo wykładnicze – ekspansja lokalnej objętości jest taka sama liczba razy w tym samym przedziale czasu) i charakteryzuje się niezmienną, małą stałą Hubble'a , skutecznie ignorowaną przez wszelkie związane struktury materiałowe. Natomiast w scenariuszu Wielkie Rozdarcie stała Hubble'a wzrasta do nieskończoności w skończonym czasie.

Możliwość nagłego rozerwania osobliwości występuje tylko dla hipotetycznej materii ( energii fantomowej ) o nieprawdopodobnych właściwościach fizycznych.

Przegląd

Prawda tej hipotezy opiera się na rodzaju ciemnej energii obecnej w naszym wszechświecie . Typ, który mógłby udowodnić tę hipotezę, to stale rosnąca forma ciemnej energii, znana jako energia fantomowa . Jeśli ciemna energia we wszechświecie wzrasta bez ograniczeń, może pokonać wszystkie siły, które utrzymują wszechświat razem. Kluczową wartością jest równanie parametru stanu w , stosunek ciśnienia ciemnej energii do jego gęstości energii . Jeśli -1 < w < 0, ekspansja Wszechświata ma tendencję do przyspieszania, ale ciemna energia ma tendencję do rozpraszania się z czasem, a Wielkie Rozdarcie się nie zdarza. Energia fantomowa ma w < -1, co oznacza, że jej gęstość wzrasta wraz z rozszerzaniem się wszechświata.

Wszechświat zdominowany przez energię fantomową jest wszechświatem przyspieszającym , rozszerzającym się w coraz szybszym tempie. Oznacza to jednak, że rozmiar obserwowalnego wszechświata i horyzontu cząstek stale się kurczy – odległość, na jaką obiekty oddalają się z prędkością światła od obserwatora, staje się coraz bliższa, a odległość, na jaką mogą się rozprzestrzeniać interakcje, staje się coraz krótsza. . Kiedy rozmiar horyzontu cząstek staje się mniejszy niż jakakolwiek konkretna struktura, żadna z podstawowych sił nie może wystąpić między najbardziej odległymi częściami struktury, a struktura zostaje „rozerwana”. Sam bieg czasu się zatrzyma. Model sugeruje, że po skończonym czasie pojawi się ostateczna osobliwość, zwana „Wielkim Rozdarciem”, w której obserwowalny wszechświat ostatecznie osiągnie rozmiar zerowy, a wszystkie odległości rozbiegają się do wartości nieskończonych.

Autorzy tej hipotezy, kierowani przez Roberta R. Caldwella z Dartmouth College , obliczają czas od teraźniejszości do Wielkiego Rozdarcia

{\ Displaystyle t_ {\ operatorname {rip}}-t_ {0}\ około {\ Frac {2} {3 | 1 + w | H_ {0}{\ sqrt {1-\ Omega _ {\ operatorname {m} }}}}}}

gdzie w jest zdefiniowane powyżej, H ₀ jest stałą Hubble'a, a Ω _m jest aktualną wartością gęstości całej materii we wszechświecie.

Jednak obserwacje prędkości gromad galaktyk przez Obserwatorium Rentgenowskie Chandra zdają się sugerować, że wartość w wynosi około −0.991, co oznacza, że Wielkie Rozdarcie się nie wydarzy.

Przykład autorów

W swoim artykule autorzy rozważają hipotetyczny przykład z w = -1,5, H ₀ = 70 km/s/Mpc i Ω _m = 0,3, w którym to przypadku Wielkie Rozdarcie nastąpi około 22 miliardów lat od chwili obecnej. W tym scenariuszu galaktyki zostałyby najpierw oddzielone od siebie około 200 milionów lat przed Wielkim Rozdarciem. Około 60 milionów lat przed Wielkim Rozdarciem galaktyki zaczęłyby się rozpadać, gdy grawitacja stałaby się zbyt słaba, by utrzymać je razem. Układy planetarne, takie jak Układ Słoneczny, stałyby się grawitacyjnie niezwiązane około trzy miesiące przed Wielkim Rozerwaniem, a planety odleciałyby do szybko rozszerzającego się wszechświata. W ostatnich minutach gwiazdy i planety zostałyby rozerwane, a rozproszone teraz atomy zostałyby zniszczone około ^10-19 sekund przed końcem. W momencie, gdy nastąpi Wielkie Rozdarcie, nawet sama czasoprzestrzeń zostanie rozerwana, a czynnikiem skali byłaby nieskończoność.

Obserwowany wszechświat

Dowody wskazują, że w jest bardzo bliskie -1 w naszym wszechświecie, co sprawia, że w jest wyrazem dominującym w równaniu. Im bliżej w jest do -1, tym mianownik jest bliższy zeru i tym dalej znajduje się Wielkie Rozdarcie w przyszłości. Gdyby w było dokładnie równe -1, Wielkie Rozdarcie nie mogłoby się wydarzyć, niezależnie od wartości H ₀ lub Ω _m .

Zgodnie z najnowszymi dostępnymi danymi kosmologicznymi, niepewności są nadal zbyt duże, aby rozróżnić trzy przypadki w < -1, w = -1 i w > -1.

Zobacz też

Big Bounce – Hipotetyczny kosmologiczny model powstania znanego wszechświata
Big Crunch – Teoretyczny scenariusz ostatecznego losu wszechświata
Big Chill – Przyszły scenariusz zakładający, że ekspansja wszechświata może trwać wiecznie lub osiągnąć punkt, w którym zacznie się kurczyć.
Entropia (strzałka czasu)
Fałszywy zanik próżni — hipotetyczna próżnia, mniej stabilna niż prawdziwa próżnia
Śmierć cieplna wszechświata – Możliwy „los” wszechświata.
„ Ostatni kontakt ” – krótka historia opisująca, jak wyglądałby Big Rip z codziennej perspektywy

Bibliografia

Zewnętrzne linki

Pożegnanie, Dennis (17 lutego 2004). „Z kosmosu, nowe spojrzenie na dzień zagłady” . New York Times .
Devlin, Hannah (3 lipca 2015). „Tak kończy się świat: nie z hukiem, ale z wielkim rozdarciem” . Opiekun .
Mastin, Łukasz (2009). „Wielki kryzys, wielki mróz i wielkie rozdarcie” . Fizyka Wszechświata .

Languages

In other projects