Fysik

Slutet av vår era

publicerad 2 månader sedan av
Elliot Hansson

Början av allt, the Big Bang, är idén om att universum plötsligt föddes och att universum inte är oändligt eller oföränderligt. Big Bang-teorin har dock inte alltid varit den accepterade teorin kring universums början, och det var inte förrän i början av 1900-talet som teorin fick språng när Albert Einstein gav oss en bättre förståelse för gravitation med sin relativitetsteori, och Edwin Hubble insåg att galaxer rör sig ifrån varandra på ett sätt som indikerar en expansion från en singulär punkt.

Med Big Bang och universums expansions som utgångspunkt dyker även nya teorier och postuleringar upp om bland annat universums öde, och hur något som vid första anblick kan verka oändligt, egentligen har ett relativt obehagligt slut. En av de mest prominenta teorierna för universums slut är “Big Chill”, eller “Big Freeze”, vars centrala idé innefattar att universums expansion orsakad av mörk energi skulle leda till att avståndet mellan stjärnor och andra himlakroppar hela tiden ökar. Detta leder enligt teorin till att universum gradvis blir kallare och uppnår så småningom en total temperaturutjämning.

Avståndet mellan galaxerna kommer att öka och så småningom kommer vi inte kunna observera andra galaxer då universums snabba expansion kommer göra det omöjligt för ljuspartiklar att nå oss från andra galaxer. Allteftersom kommer stjärnorna i alla galaxer sluta skapas på grund av bristen på gas och när de sista stjärnorna förbrukat allt sitt bränsle kommer stjärnor, planeter, asteroider och mörk materia att sönderfalla enligt teorier om proton-sönderfall. Det enda som kommer finnas kvar i universum kommer vara svarta hål och värme. Detta innebär att en total värmeutjämning kommer uppstå och således kan inga processer ske då det inte finns någon värme som kan överföras, detta kallas ofta för “värmedöden”. Vidare kommer de svarta hålen i universum också att avdunsta enligt teorier om Hawkingstrålning, vilket utsöndras väldigt långsamt, och det skulle ta cirka en googol år (10100) för att alla svarta hål ska avdunsta.

Notera att den kosmiska hastighetsbegränsningen inte motbevisas av att universums expansion överstiger ljusets hastighet. Detta då himlakroppar inte rör sig från varandra snabbare än ljusets hastighet, utan det är själva rumtid kontinuumet som expanderar snabbare än ljusets hastighet – vilket fysikaliskt benämnt är “ingenting”.

En annan teori för universums slut är det så kallade “Big Rip” scenariot, som är ungefär lika obehagligt som det låter. Big Rip teorin utgår från att universums expansion konstant accelererar i all framtid, och att detta så småningom skulle leda till att all materia i universum –allt från stjärnor och galaxer till atomer och subatomära partiklar och även rumtid– gradvis slits isär. Alla avstånd kommer så småningom att vara oändliga under en ändlig tid, då teorin har som premiss att hypotetisk materia (fantomenergi) existerar.

Slutligen finns också scenariot benämnt “Big Crunch”, vars idé är att universum så småningom kommer att sluta expandera och minska. Resultatet av detta kan enbart spekuleras, men en möjlighet är att universum kollapsar till en dimensionslös singularitet, och att detta därmed leder till en ny Big Bang. Det innebär att universum skulle skapa en cyklisk modell med oändligt många sekvenser av universum, dock så har de flesta kosmologer övergett idén då den inte stämmer överens med termodynamikens andra huvudsats eftersom entropi skulle byggas upp från en cyklisk modell och så småningom orsaka en värmedöd, alltså “Big Freeze” scenariot. Scenariot utesluts dock inte helt då mätningar ändras över tid.

Alla dessa scenarion har som premiss att universums gravitationskraft kommer bestämma vilket scenario som sker utifrån huruvida gravitationskrafterna är tillräckliga för att bromsa expansionen eller inte. Matematiskt kan resultatet beräknas genom kvoten mellan vår nuvarande massdensitet ρ och den kritiska massdensiteten ρc, där kvoten ω0 kan vara ett värde som är större än, mindre än, eller lika med ett, och den kritiska massdensiteten ρc är snittdensiteten som behövs för att universum ska sluta expandera. Resultatet av ekvationen motsvarar ett av följande scenarier:

  • ω0 = 1 – Universum är “plant”: Detta innebär att den kritiska massdensisteten motsvarar vår nuvarande massdensitet, vilket så småningom kommer resultera i “Big Freeze” scenariot då expansionens hastighet minskar mot 0 då tiden rörs mot oändligheten.
  • ω0 < 1 – Universum är “öppet”: Detta innebär att den kritiska massdensiteten överstiger vår nuvarande massdensitet, och universum kommer därmed att expandera för alltid vilket kommer resultera i ett “Big Rip” scenario.
  • ω0 > 1 – Universum är “slutet”: Detta innebär att vår nuvarande massdensitet överstiger den kritiska massdensiteten och universum kommer att minska efter universum uppnått maximal storlek, och resulterar då i “Big Crunch” scenariot. 

Osäkerheten i dessa beräkningar ligger i att vi helt enkelt inte har adekvat förståelse för mörk energi. Vi vet inte om dess egenskaper kommer att ändras över tid eller om det överhuvudtaget följer de fysiska lagar som vi är bekanta med idag.

Alla dessa teorier förutspår dock händelser som inte kommer inträffa förrän flera miljarder år, och sannolikheten att människor fortfarande lever då är extremt låg. Detta innebär att du kan läsa den här artikeln i lugn och ro utan att behöva oroa dig om att de subatomära partiklarna som bygger upp din kropp eventuellt kommer slitas isär och befinna sig oändligt långt ifrån varandra!

Källor som användes i den här artikeln