Mungkin penemuan terbesar mengenai Alam Semesta yang kita buat pada akhir abad yang lalu, ketika kita menemui salah satu kebenaran kosmik yang paling pelik: galaksi yang jauh tidak hanya terbang jauh dari kita seiring berjalannya waktu, tetapi juga terbang lebih cepat dan lebih cepat. Penemuan pengembangan Semesta yang semakin pesat sebagai sebahagian daripada Projek Kosmologi Supernova dengan bantuan Pasukan Pencari Supernova High-z memperoleh para saintis Hadiah Nobel dalam bidang fizik. Walaupun ini adalah salah satu fenomena paling aneh dan paling luar biasa di alam semesta.
Kenyataannya adalah bahawa Alam Semesta tidak selalu memecut, terbang jauh dari kita. Selama berbilion tahun, pengembangannya menjadi perlahan, dan bagi seseorang yang hidup sepuluh bilion tahun yang lalu, nampaknya ia mengalami kontraksi. Apa yang berlaku?
Pada tahun 1920-an, empat bukti dibentangkan - tiga yang dapat dilihat dan satu teori - bahawa alam semesta berkembang. Di sini mereka:
1. Menemui bahawa nebula spiral di langit malam adalah galaksi nyata, atau "alam semesta pulau", berisi berbilion bintang dan terletak jauh di luar Bima Sakti.
2. Pengukuran peralihan warna merah dan biru galaksi-galaksi ini oleh Vesto Slifer menunjukkan seberapa cepat galaksi-galaksi ini bergerak menjauh dari kita (pergeseran merah) atau mendekati kita (pergeseran biru), dan sebahagian besarnya mengikuti senario pertama.
3. Pengukuran jarak ke setiap galaksi ini dilakukan oleh Edwin Hubble dan pembantunya Milton Humason. Dikombinasikan dengan pemerhatian Slipher, mereka mengungkapkan hubungan yang jelas: semakin jauh galaksi itu, semakin cepat ia menjauh dari kita.
4. Akhirnya, lompatan teori yang kuat yang dibuat oleh teori relativiti umum Einstein: kesedaran bahawa Alam Semesta, yang dipenuhi dengan galaksi dengan ketumpatan yang hampir sama ke semua arah, mesti tidak stabil melainkan ia mengembang atau berkontrak.
Ini membawa kepada gambaran tentang alam semesta 1929: ia lebih panas, lebih padat, dan berkembang lebih cepat pada masa lalu, dan kemudian menjadi lebih sejuk, kurang padat, dan berkembang dengan lebih perlahan dari masa ke masa.
Video promosi:
Ini agak logik dari sudut pandang Big Bang. Bayangkan Big Bang sebagai pistol permulaan perlumbaan ruang angkasa yang hebat, perlumbaan antara pengembangan awal di satu sisi, yang pada mulanya sangat pantas, dan graviti di sisi lain, yang menyatukan semuanya. Sangat mudah untuk membayangkan tiga pilihan yang berbeza, masing-masing menghasilkan kadar alam semesta yang berbeza:
1. Mampatan Besar. Mungkin kadar pengembangan awalnya cukup tinggi, tetapi daya graviti lebih kuat. Pengembangan harus perlahan dan berhenti. Alam semesta mesti mencapai ukuran maksimum dan mula menyusut. Dan akhirnya, ia mesti runtuh lagi, kembali ke negeri sebelum Big Bang.
2. Pembekuan Besar. Ini adalah senario yang berlawanan dengan yang sebelumnya: di mana pengembangan bermula dengan cepat dan graviti melambatkannya, tetapi tidak mencukupi. Pengembangan berterusan selama-lamanya, graviti melambatkannya sepanjang masa, tetapi tidak dapat menghentikannya. Senario ini dikenali sebagai Heat Death of the Universe: The Great Freeze.
3. Alam Semesta Kritikal. Ada juga kemungkinan bahawa anda akan berada di tengah-tengah, ketika kadar pengembangan dan graviti menyamakan satu sama lain, dan kadar pengembangan akan semakin perlahan dari masa ke masa. Satu zarah kurang, satu lagi zarah di Alam Semesta - dan anda mendapat senario pertama atau kedua. Tetapi zarah ini tidak ada. Senario "alam semesta kritikal" akan menyebabkan kematian panas yang paling lambat.
Selama berbilion tahun, nampaknya pilihan kritikal akan menang. Anda lihat, ketika anda tinggal di alam semesta dan melihat galaksi yang berbeza, anda bukan sahaja dapat mengukur kadar pengembangan semasa, tetapi dengan melihat galaksi yang paling jauh, anda juga dapat mengukur kadar pengembangan pada permulaan sejarah alam semesta.
Gambar ini menunjukkan galaksi sudah tidak dapat dicapai oleh kita.
Selama berbilion tahun - kira-kira tujuh bilion tepat - sepertinya kita hidup di alam semesta yang kritikal. Pengembangannya bermula pada era radiasi (foton dan neutrino), dan kemudian semuanya menjadi cukup sejuk agar era jirim (biasa dan gelap) bermula. Ketika alam semesta terus berkembang, ketumpatan jirim jatuh dan turun ketika isipadu jirim meningkat dan jisimnya tetap sama.
Tetapi pada satu ketika, ketumpatan jirim jatuh ke nilai yang rendah sehingga penyumbang ketumpatan tenaga Alam Semesta lain yang lebih halus muncul: tenaga gelap. Dalam masa kira-kira tujuh bilion tahun, nilai bahan gelap mencapai beberapa peratus daripada jumlah ketumpatan tenaga, dan pada saat alam semesta berusia 7.8 bilion tahun, ketumpatan tenaga gelap telah mencapai nilai penting: 33% dari jumlah ketumpatan tenaga di alam semesta. Ini penting kerana jumlah tenaga gelap diperlukan agar kadar pengembangan mula meningkat.
Sejak itu, kira-kira 6 bilion tahun yang lalu, ketumpatan jirim mula menurun, sementara tenaga gelap tetap berterusan. Pada masa ini, jirim gelap merangkumi sekitar 68% daripada jumlah tenaga alam semesta, dan jirim telah menurun menjadi 32% secara keseluruhan (27% jirim gelap dan 5% jirim biasa). Dari masa ke masa, pada masa akan datang, ketumpatan jirim akan terus menurun, sementara ketumpatan tenaga gelap akan tetap berterusan, tenaga gelap akan semakin banyak.
Ketumpatan tenaga di Alam Semesta pada masa yang berbeza pada masa lalu
Untuk galaksi individu, ini akan bermaksud bahawa galaksi yang mula menjauh dari kita pada waktu Big Bang lebih cepat daripada yang lain akan menunjukkan penurunan halaju yang jelas (dari sudut pandang kita) dalam 7.8 bilion tahun pertama. Kemudian kadar penurunan akan berhenti jatuh dan tidak akan berubah untuk beberapa waktu. Kemudian ia akan mula tumbuh, dan galaksi akan mulai menjauh dari kita lebih cepat dari sebelumnya, kerana jarak antara kita dan galaksi yang jauh berkembang dengan kecepatan yang luar biasa. Pada suatu ketika - dan ini menakutkan kerana berlaku pada 97% galaksi di alam semesta kita yang dapat dilihat - setiap galaksi di luar kumpulan tempatan kita akan bergerak dengan kelajuan melebihi kelajuan cahaya, sehingga menjadi di luar jangkauan kita kerana keterbatasan fizikal.
Diuraikan dengan warna kuning adalah ukuran alam semesta yang dapat dilihat sekarang: 46 bilion tahun cahaya; Ukuran yang boleh kita capai adalah dalam warna merah jambu: 14.5 bilion tahun cahaya
Sejauh yang dapat kita ketahui, alam semesta selalu mempunyai jumlah tenaga gelap yang kini ada dalam kosmos itu sendiri. Tetapi memerlukan masa 7.8 bilion tahun, atau seluruh sejarah Alam Semesta satu setengah bilion tahun sebelum sistem suria kita terbentuk, sehingga ketumpatan jirim jatuh ke tahap sehingga tenaga gelap mengambil alih pengembangan alam semesta. Sejak itu, semua galaksi di luar kumpulan tempatan kita surut dari kita dan akan terus surut sehingga yang terakhir hilang. Alam semesta telah berkembang selama enam miliar tahun terakhir, dan jika kita muncul lebih awal, kita mungkin tidak melampaui tiga pilihan yang ditawarkan oleh intuisi kita. Paling baik, kita hanya dapat meneka apa sebenarnya alam semesta ini. Dan itu akan menjadi ganjaran terbesar kami.
