შეიკუმშება თუ არა სამყარო?

 დადგენა იმისა თუ რამდენად დიდი და მასიურია სამყარო, მეოცე საუკუნის ერთ-ერთ მნიშვნელოვან მიღწევას წარმოადგენს. 46 მილიარდი სინათლის წლის მოცულობაში თავმოყრილი 2 ტრილიონი გალაქტიკით, დამზერადი სამყარო საშუალებას გვაძლევს უკან გავყვეთ მის ისტორიას, დიდ აფეთქებამდე და ალბათ, მანამდეც. მაგრამ რა მოხდება მომავალში? როგორი იქნება სამყარო? ან იქნება კი?(მოკლედ დიდი აფეთქების შესახებ)

 ზოგი თვლის, რომ სამყაროს გაფართოება მუხრუჭდება. ნობელის პრემია კი სამყაროს აჩქარებულად გაფართოების ”დადგენის” გამო იქნა გადაცემული(ნობელის პრემია ბნელი ენერგიისგან). ვინ არის მართალი? შეიძლება, რომ სამყარო უკან შეიუკუმშოს, დიდი აფეთქების საწინააღმდეგო პროცესით?

 მომავლის წინასწარმეტყველება, წარსულზე დაყრდნობით არის შესაძლებელი. თუმცა, როგორც ადამიანებმა, სამყარომაც შეიძლება გაგვაკვირვოს.

 გარკვეულ მომენტში სამყაროს გაფართოების სიჩქარე მხოლოდ 2 ფაქტორზეა დამოკიდებული: ენერგიის სრულ სიმკვრივეზე, რომელიც დრო-სივრცეში არსებობს, და სამყაროს სიმრუდეზე. თუ გრავიტაციის კანონები და ენერგიის სხვადასხა ტიპების დროში ევოლუცია კარგად გვესმის, მაშინ წარსულში მომხდარი მოვლენების აღდგენაც შეგვეძლება, დროის ნებისმიერი მომენტისთვის. ასევე შეგვიძლია, სხვდასხვა მანძილებზე მდებარე ობიექტებს დავაკვირდეთ და გავიგოთ, რამდენად გაიწელა სინათლე სამყაროს გაფართოების გამო. გალაქტიკები, ზეახლები, გაზის ღრუბლები და ა.შ, ყველაფერი რაც შთანთქავს ან ასხივებს სინათლეს, კოსმოსის ისტორიას მოგვითხრობს, იმის შესახებ, თუ როგორ ზემოქმედებდა სამყაროს გაფართოება გამოსხივებაზე, მისი გაჩენიდან, ჩვენთან მოღწევამდე(წითელი წანაცვლება).

 უამრავი დამოუკიდებელი დაკვირვებებით, გაირკვა, რისგან შედგება სამყარო.

 კოსმოსურ მიკროტალღურ ფონში ტემპერატურული ფლუქტუაციებია(რაიმე სსაერთო მნიშვნელობიდან გადახრა), რომლებიც სამყაროს სიმრუდეზე, მატერიაზე, ბნელ მატერიაზე, ნეიტრინოებსა და საერთო სიმკვრივეზე მოგვითხრობენ.

 გალაქტიკებს შორის კორელაცია ყველაზე უფრო დიდ მასშტაბებზე, რაც ბარიონული ოსცილაციების სახელით არის ცნობილი, მატერიის საერთო სიმკვრივის, ასევე ჩვეულებრივი და ბნელი მატერიის თანაფარდობის, დროთა განმავლობაში როგორ იცვლებოდა სამყაროს გაფართოების სიჩქარე, ზუსტად დადგენის საშუალებას იძლევა.

 Iа-ს ტიპის ზეახლები(სამყაროს ყველა წერტილიდან), რომლებსაც სტანდარტულ სანთლებს უწოდებენ(ერთნაირი ნათობის გამო), გაფართოების სიჩქარისა და ბნელი ენერგიის შესახებ მოგვითხრობენ, როგორ იცვლებოდა ისინი დროთა განმავლობაში(კოსმოლოგიის სტანდარტული სანთელების გადაჭარბებული სტანდარტულობა).

 მტკიცებულებათა ეს ჯაჭვი, სამყაროს თანამიმდევრულ სურათს გვაძლევს.

•  სამყაროს ენერგიის 4,9%, ჩვეულებრივ მატერიაზე მოდის(პროტონები, ნეიტრინოები და ელექტრონები, ყველფერი რისგანაც ჩვენთვის ხილული მატერია შედგება).
•  ენერგიის 0,1% კი ნეიტრინოებზე.
•  0,01% გამოსხივებაზე მოდის(ფოტონები).
•  27% – ბნელ მატერიაზე.
•  68% კი თვითონ სივრცის თვისებაზე – ე.წ. ბნელ ენერგიაზე.

 ყველაფერი ეს, ბრტყელ სამყაროს გვაძლევს(0%-იანი სიმრუდით), ტოპოლოგიური დეფექტების გარეშე(მაგნიტური მონოპოლები, კოსმოსური სიმები, დომენის კედლები და კოსმოსური სტრუქტურები), სამყაროს, გაფართოების ცნობილი ისტორიით(ყოვლისშემძლე ინფლაცია).

 ამ თვალსაზრისით, ფარდობითობის ზოგადი თეორიის განტოლებები დეტერმინისტულია: თუ ვიცით რისგან შედგება სამყარო დღეს და გრავიტაციის კანონები, ზუსტად გვეცოდინება, რამდენად მნიშვნელოვანი იყო თითოეული კომპონენტი, წარსულიდან აღებულ ყოველ ცალკეულ დროის შუალედში. თავიდან, გამოსხივება და ნეიტრინოები დომინირებდა. მილიარდობით წლების განმავლობაში ყველაზე მთავრი კომპონენტები იყო ბნელი მატერია და ჩვეულებრივი მატერია. უკანასლნელი რამდენიმე მილიარდი წელი, რაც მომავლში კიდევ უფრო გამძაფრდება, დომინანტ ფაქტორად ბნელი ენერგია იქცა, რომელიც აჩქარებით აფართოებს სამყაროს(ისევ ბნელი ენერგიის შესახებ).

 გალაქტიკები საწინააღმდეგო მიმართულებებით გვშორდება. სამყაროს გაფართოების სიჩქარე და გალქტიკების სიჩქარეები დაკავშირებულია, თუმცა განსხავებული. სამყაროს გაფართოების სიჩქარე გვეუბნება, როგორ იწელება  კოსმოსის ”ქსოვილი” დროში. ეს არის სიჩქარე გარკვეულ მანძილზე, მოცემულია კილომეტრებით წამში(სიჩქარე) მეგაპარსეკზე(დისტანცია) – დაახლოებით 3,26 მილიონი სინათლის წელი.

 ბნელი ენერგია(ფერზე ლაპარაკი აქ, რა თქმა უნდა, პირობითია, შეგვიძლია იდუმალი ენერგია ვუწოდოთ და ა.შ.) რომ არ არსებობდეს, გაფართოების სიჩქარე ნულამდე შემცირდებოდა, რადგან მოცულობის ზრდასთან ერთად მატერიისა და გამოსხივების სიმკვრივეც ნულისკენ წავიდოდა. გაფართოების სიჩქარე ახლა ბნელი ენერგიის სრულ სიმკვრივეზეა დამოკიდებული. ის რომ  კოსმოლოგიური მუდმივა იყოს, გაფართოების სიჩქარე რაღაც ერთ მუდმივ მნიშვნელობამდე დავიდოდა. ამსთან ერთად, საწინააღმდეგო მიმართულებებით მოძრავი ცალკეული გალაქტიკები, აჩქარდებოდა.

 წარმოვიდგინოთ გაფართოების სიჩქარე, მაგალითად, 50 კმ/წმ/მპს. ჩვენიდან 20 მეგაპარსეკით დაშორებული გალაქტიკა მაშინ 1000 კმ/წმ. სიჩქარით გვშორდება. სამყაროს ქსოვილის გაფართოებასთან ერთად, დროთა განმავლოაბში, ის ორჯერ შორს იქნება: 40 მპს, დაშორების სიჩქარე კი 2000 კმ/წმ-ს გაუტოლდება. შემდეგ, 10-ჯერ უფრო შორს, მერე კიდევ უფრო – 6000 მეგაპარსეკამდე და 300 000 კმ/წმ-ით იმოძრავებს, რაც სინათლის სიჩქარეზე მეტია. აი რატომ ”ჩქარდება” სამყარო: გაფართოების ტემპი კლებულობს, მაგრამ ცალკეული გალაქტიკების ერთმანეთისგან დაშორების სიჩქარე მხოლოდ იზრდება.

 ყველაფერი ეს , მენციერების მიერ ჩატარებულ გაზომვებს ემთხვევა: ბნელი ენერგია, ენერგიის სიმკვრივის მუდმივას წარმოადგენს, რომელიც თვით სივრცეს ახასიათებს(მოკლედ კოსმოლოგიური მოდელის შესახებ). სივრცის გაწელვასთან ერთად, ბნელი ენერგიის სიმკვრივე მუდმივი რჩება, სამყარო კი არსებობას ”დიდი გაყინვით” დაასრულებს, გრავიტაციულად დაკავშირებულ მატერიას შორის მანძილის ზრდასთან ერთდ. თუ ბნელი ენერგია მართლაც კოსმოლოგიური მუდმივაა, ეს გაფართოება უსასრულოდ გაგრძედლება, სამყაროს სრულ გაცივება-დაცარიელებამდე(დიაგნოზი – დიდი გახლეჩა).

 თუ ის დინამიურია, რაც თეორულადაც არის შესაძლებელი, მაგრამ დამზერადი მტკიცებულებების გარეშე იცვლება, ყველაფერი, დიდი შეკუმშვით(იგივე, დიდი აფეთქებით) შეიძლება დამთავრდეს(ციკლური სამყარო).

 მომავლის ობსერვატორიების, როგორებიც არის ”ევკლიდე” და WFIRST(NASA) ერთ-ერთი მთავარი ამოცანაა დადგინდეს, არის თუ არა ბნელი ენერგია კოსმოლოგიური მუდმივა. დღევანდელი დღისთვის, წამყვანი თეორია მუდმივი ბნელი ენერგიის სასარგებლოდ საუბრობს, თუმცა ყველაფერი შეიძლება შეიცვალოს, მეტი დრო და მონაცემებია საჭირო(რა აქვს საერთო სამყაროს დასაწყისსა და დასასრულს?).