BIG CRUNCH THEORY: GESCHIEDENIS, PRINCIPES, FEITEN VOOR EN TEGEN - ARTE - 2024

De Big Crunch-, Big Crunch- of Big Implosion- theorie stelt voor dat het universum uiteindelijk zal samentrekken om opnieuw een grote singulariteit in ruimte-tijd te vormen. Het is dus een soort omkering van de oerknal.

Als het universum zijn oorsprong had in de gewelddadige expansie van een singulariteit waarin alle ruimte-tijd geconcentreerd was, dan is zijn einde precies het omgekeerde proces. Het idee is niet nieuw, aangezien wetenschappers zich lang hebben afgevraagd of de zwaartekracht, de grote architect van de materie, ooit ook haar totale ineenstorting zal veroorzaken.

Figuur 1. Deze animatie laat iets zien van wat er zou gebeuren tijdens de Big Crunch: sterrenstelsels die elkaar naderen tot ze een singulariteit vormen in de kleine ruimte. Bron: Wikimedia Commons.

The Big Crunch vertelt over hoe het einde van het universum zou zijn als de zwaartekracht de overhand heeft. Het is geen theorie over zijn oorsprong, hoewel er een andere is, die van het oscillerende universum, dat de Big Crunch combineert met de Big Bang om een ​​beeld te produceren van oneindige universums in constante cycli van uitzetting en inkrimping.

Hoewel het universum momenteel uitdijt en er veel bewijs is om dit te ondersteunen, suggereert de Big Crunch dat de zwaartekracht op een gegeven moment krachtig genoeg zal zijn om deze uitbreiding te stoppen.

En stop het niet alleen, maar keer het om tot het punt dat het een voortdurende samentrekking veroorzaakt, waardoor sterren en sterrenstelsels steeds dichterbij komen. Maar het zou niet alles zijn, door samentrekking zou het universum geleidelijk opwarmen tot een onvoorstelbare schaal, waardoor de planeten onherbergzaam voor leven worden.

De compressie zal doorgaan tot ruimte-tijd en alles erin wordt gereduceerd tot een singulariteit waaruit uiteindelijk een nieuw universum zou kunnen ontstaan. Of misschien niet, want op dit moment is er geen manier om het te weten.

Geschiedenis en principes van de Big Crunch-theorie

Hoewel het bewijs dat het universum uitdijt voorlopig onbetwistbaar is, houdt de zwaartekracht nooit op aanwezig te zijn, omdat ze op elk moment de dominante kracht kan worden en planeten, sterren en sterrenstelsels dichter bij elkaar kan brengen.

Wetenschappers stellen dat de huidige expansie het gevolg is van donkere energie, een veld dat alle ruimte vult, maar waarvan de ware aard onbekend is, hoewel wordt aangenomen dat het wordt gegenereerd door de ruimte zelf en toeneemt naarmate het groeit.

En hoe meer het universum zich uitbreidt, hoe meer ruimte er ontstaat en daarmee ook meer donkere energie met negatieve druk, waardoor een scenario ontstaat van onbepaalde en steeds snellere expansie.

Als je echter vertrekt vanuit een gesloten universum, kan de expansie niet eeuwig doorgaan en moet de donkere energie noodzakelijkerwijs verzwakken, hoewel het niet bekend is wanneer dat zou beginnen te gebeuren. Sommigen geloven dat het al begonnen is, hoewel het universum zijn expansiesnelheid lijkt te versnellen.

Door deze verzwakking zal de zwaartekracht een overheersende rol gaan spelen, waardoor de dichtheid van het heelal weer toeneemt. Hiervoor wordt een dichtheid van minimaal 3 atomen / kubieke meter noodzakelijk geacht.

Op deze manier zullen de sterrenstelsels steeds dichterbij komen en aankomen op een moment dat ze allemaal een kolossaal sterrenstelsel vormen dat zich dan zal concentreren om een ​​uniek zwart gat te doen ontstaan, een singulariteit van ongelooflijk kleine afmetingen.

Figuur 2. De mogelijke terugtrekking van sterrenstelsels is aanleiding voor kosmologische speculatie. Bron: Wikimedia Commons.

Het is een soort omgekeerde oerknal, hoewel de kenmerken van dit extreem hete nieuwe universum heel anders zouden zijn, aangezien de dichtheid niet langer uniform zou zijn.

Mogelijke geometrieën voor het universum

Volgens een kosmologisch criterium wordt, als de dichtheid van het heelal homogeen is, de kromming bepaald door de gemiddelde dichtheid, waarbij deze kromming constant is. De indicator is de krommingsparameter Ωo:

Ωo = gemiddelde dichtheid van het heelal / kritische energiedichtheid

Waar de kritische energiedichtheid die van een vlak universum is, zonder kromming. Er zijn drie mogelijkheden voor deze parameter: Ωo = 1, groter dan 1 of kleiner dan 1. Bij Ωo> 1 hebben we een bolvormig of gesloten universum, waarin de Big Crunch een zeer reële mogelijkheid is.

Huidige metingen wijzen naar een universum met vlakke geometrie, vandaar dat de Big Crunch-hypothese momenteel niet de steun heeft van de meerderheid in de wetenschappelijke gemeenschap, behalve van enkele kosmologen, zoals we binnenkort zullen zien.

Figuur 3. Afbeelding van de drie mogelijke geometrieën van het universum. De Big Crunch is mogelijk in een sferisch universum, dat eindig en gesloten is. Bron: Wikimedia Commons.

Feiten in het voordeel

De Big Crunch-hypothese is afkomstig van veel wetenschappers voor wie het idee van een constant uitbreidend universum niet toelaatbaar is. Toegegeven dat de Big Crunch een reële mogelijkheid is, zou het universum een ​​begin en een einde hebben, wat voor velen geruststellend kan zijn.

Aan de andere kant, voor andere wetenschappers wordt de Big Crunch geaccepteerd als het deel uitmaakt van een eindeloze cyclus van uitbreidingen en contracties die wordt voorgesteld in de theorie van het oscillerende universum, omdat dit zou vermijden om precies na te denken over het begin van het universum als zodanig, en hoe verontrustend het is om te speculeren. over wat er was voordat er was.

Om deze redenen blijven veel onderzoekers werken aan het creëren van nieuwe modellen van het universum. Er zijn mensen die wijzigingen hebben voorgesteld in de waarde van de kosmologische constante, een constante die door Albert Einstein is voorgesteld, zodat de oplossingen van zijn veldvergelijkingen zouden leiden tot een stabiel universum.

Volgens de meest recente astronomische gegevens heeft de kosmologische constante, aangeduid met de Griekse hoofdletter lambda, een waarde van: Λ = ^10-46 km ^-2 .

Sommige kosmologen beweren dat een nog lagere waarde van deze constante, die toch al klein is, zeker leidt tot een eindig universum, waarin de samentrekking van de ruimte mogelijk is. Op deze manier zou de Big Crunch een levensvatbaar einde van het universum zijn.

Oscillerende universum-theorie

Ook bekend als de pulserende universum-theorie of Big Bounce, heeft het veel punten gemeen met de Big Crunch.

Het werd voorgesteld door de wiskundige Richard Tolman (1881-1948), die postuleerde dat het universum uitdijt als gevolg van de impuls van de oerknal, maar dan stopt de uitzetting wanneer de zwaartekracht de dominante kracht wordt.

Dit gebeurt periodiek, daarom heeft het universum geen begin of einde en heeft het ook nooit een begin of einde gehad.

Alternatieve theorieën voor het einde van het universum

Afgezien van de Big Crunch en de theorie van het oscillerende universum, beweren veel kosmologen dat het universum eerder zal eindigen met de Big Rip: het is waarschijnlijk de expansie die uiteindelijk de materie vernietigt en het steeds meer verdeelt.

En een ander deel van de wetenschappers is van mening dat de uitbreiding een continue afkoeling met zich meebrengt. Zoals bekend houden de bewegingen van de samenstellende materiedeeltjes op wanneer ze het absolute nulpunt bereiken, een onvoorstelbaar koude temperatuur die nog niet is bereikt.

Als het universum open is, kan de expansie voor onbepaalde tijd doorgaan, naarmate de temperatuur steeds dichter bij het absolute nulpunt komt. Deze afkoeling, bekend als de Big Freeze, zal de uiteindelijke warmtedood van het universum in de verre toekomst veroorzaken.

Gegevens tegen

Twee belangrijke feiten betekenen dat veel wetenschappers niet geloven in de Big Crunch als alternatief voor de evolutie van het universum.

De eerste is dat het universum momenteel uitdijt, een feit dat experimenteel wordt bevestigd door de waarneming van verre supernova-sterren en metingen van de kosmische achtergrondstraling, overblijfselen van de oerknal.

Natuurlijk is er de mogelijkheid dat het in de toekomst ermee stopt, omdat er genoeg tijd voor is en vooral: er zijn veel dingen die we nog steeds niet weten over het universum.

De tweede is dat metingen van de kromming van het universum suggereren dat de geometrie van het universum vlak is. En in een geometrie als deze is de Big Crunch niet mogelijk. Dit werd onthuld door de resultaten van de Planck-missie, die aangeven dat de dichtheid van het universum 5% groter is dan nodig is om het te sluiten.

De Planck-missie is een project van de European Space Agency, dat bestaat uit een kunstmatige satelliet die is uitgerust om gegevens over de aard van de ruimte te verzamelen. Het werd in 2009 gelanceerd vanuit Frans-Guyana en is uitgerust met sondes, detectoren en telescopen.

Figuur 4. Model van de Planck-satelliet, genoemd ter ere van de Duitse natuurkundige Max Planck (1858-1947), pionier op het gebied van kwantummechanica. Bron: Wikimedia Commons. Foto door Mike Peel (www.mikepeel.net).

Wetenschappers die de Big Crunch steunen

Onder degenen die de mogelijkheid van een dreigende ineenstorting van het Big Crunch-achtige universum verdedigen, zijn Nemanja Kaloper en Antonio Padilla. Deze onderzoekers werken met een model waarin ze de waarde van de kosmologische constante hebben aangepast en zo een stabiel en gesloten universum hebben verkregen.

Hun resultaten zijn gepubliceerd in Physical Review Letters, maar op dit moment zijn er geen waarnemingen die dit nieuwe model ondersteunen.

Referenties

1. Harris, W. Hoe de Big Crunch-theorie werkt. Hersteld van: science.howstuffworks.com.
2. Mann, A. Hoe zal het heelal eindigen? Hersteld van: livescience.com.
3. Moskowitz, C. Endless Void of Big Crunch: hoe zal het universum eindigen? Hersteld van: space.com.
4. NeoFronteras. Komt er een Big Crunch? Hersteld van: neofronteras.com.
5. Steinhardt, P. Kosmische evolutie in een cyclisch universum. Hersteld van: arxiv.org.
6. UCDavis. Prof. Nemanja Kaloper's nieuwe onderzoek naar het einde van het universum genereert veel media-aandacht. Hersteld van: physics.ucdavis.edu.
7. Wikipedia. Grote Crunch. Hersteld van: es.wikipedia.org.
8. Wikipedia. Donkere energie. Hersteld van: es.wikipedia.org.