Multiverse teorija, teigianti, kad visatų gali būti daugybė ar net begalinis skaičius, yra kosmologijos ir teorinės fizikos laikų suprantama koncepcija. Šis terminas siekia XIX a. Pabaigą, tačiau šios teorijos mokslinis pagrindas atsirado iš kvantinės fizikos ir kosmologinių jėgų, tokių kaip juodosios skylės, išskirtinumai ir problemos, kylančios iš Didžiojo sprogimo teorijos, tyrimo.
Vienas opiausių šios teorijos klausimų yra tas, ar gyvybė galėjo egzistuoti keliuose visatais, ar ne. Jei iš tikrųjų fizikos dėsniai keičiasi visatos srityje, ką tai gali reikšti pačiam gyvenimui? Remiantis nauja tarptautinių tyrėjų grupės tyrimų serija, gali būti, kad gyvenimas gali būti įprastas visame Multiverse (jei jis iš tikrųjų egzistuoja).
Tyrimai, pavadinti „Tamsiosios energijos įtaka galaktikų susidarymui. Kokia mūsų Visatos ateitis? “ ir „Galaktikos formavimosi efektyvumas ir daugialypis kosmologinės konstantos paaiškinimas naudojant EAGLE modeliavimą“, neseniai pasirodė Mėnesiniai Karališkosios astronomijos draugijos pranešimai. Ankstesniam tyrimui vadovavo Jaime Salcido, Durhamo universiteto magistrantas
Pastarajam vadovavo Luke'as Barnesas, Sidnėjaus universiteto John Templeton mokslo darbuotojas Sidnėjaus astronomijos institutas. Abiejose grupėse dalyvavo nariai iš Vakarų Australijos universiteto Tarptautinio radijo astronomijos tyrimų centro, Liverpulio Johno Mooreso universiteto astrofizikos tyrimų instituto ir Leideno universiteto Leideno observatorijos.
Kartu tyrimo komanda siekė išsiaiškinti, kaip pagreitėjęs kosmoso išsiplėtimas galėjo paveikti žvaigždžių ir galaktikų formavimosi greitį mūsų Visatoje. Šis spartėjantis išsiplėtimo greitis, kuris yra neatsiejama „Lambda-Cold Dark Matter“ (Lambda-CDM) kosmologijos modelio dalis, kilo dėl problemų, kurias kelia Einsteino bendrojo reliatyvumo teorija.
Dėl Einšteino lauko lygčių fizikas suprato, kad visuma arba bus išsiplėtimo, arba susitraukimo būsenoje nuo Didžiojo sprogimo. 1919 m. Einšteinas atsakė pasiūlius „Kosmologinę konstantą“ (atstovaujamą Lambda), kuri buvo jėga, „sulaikanti“ gravitacijos poveikį ir taip užtikrinanti, kad Visata būtų statiška ir nesikeičianti.
Netrukus po to Einšteinas atsiėmė šį pasiūlymą, kai Edwinas Hubble'as atskleidė (remiantis kitų galaktikų raudonojo poslinkio matavimais), kad Visata iš tikrųjų yra išsiplėtimo būsenoje. Einšteinas, matyt, nuėjo taip, kad paskelbė kosmologinę konstantą „didžiausiu savo karjeros klyksmu“. Dešimtojo dešimtmečio pabaigoje atlikti kosmologinės ekspansijos tyrimai paskatino jo teoriją iš naujo įvertinti.
Trumpai tariant, vykdomi didelės apimties visatos tyrimai atskleidė, kad per pastaruosius 5 milijardus metų kosminė ekspansija paspartėjo. Taigi astronomai ėmė kelti hipotezę apie paslaptingos, nematomos jėgos, skatinančios šį pagreitį, egzistavimą. Ši jėga, vadinama „tamsiąja energija“, taip pat vadinama kosmologine konstanta (CC), nes ji yra atsakinga už sunkio jėgų poveikį.
Nuo to laiko astrofizikai ir kosmologai stengėsi suprasti, kaip tamsi energija galėjo paveikti kosminę evoliuciją. Tai yra problema, nes dabartiniai mūsų kosmologiniai modeliai numato, kad mūsų Visatoje turi būti daugiau tamsiosios energijos, nei buvo pastebėta. Tačiau didesnių tamsiosios energijos kiekių apskaita sukeltų tokį greitą išsiplėtimą, kad ji praskiedžia materiją, kol galėtų susiformuoti žvaigždės, planetos ar gyvybė.
Pirmajame tyrime Salcido ir komanda bandė išsiaiškinti, kaip daugiau tamsiosios energijos gali paveikti žvaigždžių formavimosi greitį mūsų Visatoje. Norėdami tai padaryti, jie atliko hidrodinaminius modeliavimus, naudodamiesi EAGLE („GaLaxies ir jų aplinkos ir jų evoliucija ir jų surinkimas“) projektu - vienu iš realiausių stebimos Visatos modeliavimų.
Naudodama šiuos modeliavimus, komanda apsvarstė, kokią įtaką „Tamsioji energija“ (stebima verte) turės žvaigždžių formavimui per pastaruosius 13,8 milijardo metų ir dar 13,8 milijardo metų į ateitį. Remdamasi tuo, komanda sukūrė paprastą analitinį modelį, kuris nurodė, kad tamsi energija, nepaisant kosminio plėtimosi greičio skirtumo, turės nereikšmingą poveikį žvaigždžių formavimuisi Visatoje.
Jie taip pat parodė, kad Lambda poveikis tampa reikšmingas tik tada, kai Visata jau yra pagaminusi didžiąją dalį savo žvaigždžių masės ir tik dėl to bendras žvaigždės susidarymo tankis sumažėja maždaug 15%. Kaip Salcido paaiškino Durhamo universiteto pranešime spaudai:
„Daugeliui fizikų nepaaiškinamas, bet iš pažiūros ypatingas tamsiosios energijos kiekis mūsų Visatoje yra žlugdantis galvosūkis. Mūsų modeliavimas rodo, kad net jei Visatoje būtų kur kas daugiau tamsiosios energijos ar net labai mažai, tai turėtų tik minimalų poveikį žvaigždžių ir planetų formavimuisi, padidindama galimybę, kad gyvybė gali egzistuoti visame Multiverse. “
Antrajam tyrimui komanda panaudojo tą patį EAGLE bendradarbiavimo modeliavimą, norėdama ištirti įvairaus laipsnio CC įtaką formuojantis galaktikoms ir žvaigždėms. Tai sudarė imitacija visatoms, kurių Lambda reikšmės nuo 0 iki 300 kartų viršijo dabartinę mūsų Visatos vertę.
Tačiau kadangi Visatos žvaigždžių susidarymo tempai pasiekė aukščiausią tašką maždaug 3,5 milijardo metų prieš prasidedant spartėjančiai plėtrai (maždaug prieš 8,5 milijardo metų ir 5,3 milijardo metų po Didžiojo sprogimo), CC padidėjimas turėjo tik nedidelę įtaką greičiui žvaigždžių formavimosi.
Visi šie modeliavimai parodė, kad daugialypėje terpėje, kurioje fizikos dėsniai gali labai skirtis, labiau tamsiosios energijos kosminio pagreičio išsiplėtimas nepadarys reikšmingos įtakos žvaigždžių ar galaktikų formavimosi greičiams. Tai, savo ruožtu, rodo, kad kitos Multiverso visatos bus bent jau tokios pat tinkamos gyventi kaip mūsų pačių, bent jau teoriškai. Kaip paaiškino daktaras Barnesas:
„Anksčiau manyta, kad„ Multiverse “paaiškina pastebėtą tamsiosios energijos kaip loterijos vertę - mes turime laimingą bilietą ir gyvename Visatoje, kuri sudaro gražias galaktikas, leidžiančias gyventi tokį, kokį mes žinome. Mūsų darbas rodo, kad mūsų bilietas, atrodo, šiek tiek pasisekė. Jis yra ypatingesnis nei jis turi būti visą gyvenimą. Tai yra daugialypės terpės problema; dėlionė išlieka. “
Tačiau komandos tyrimai taip pat verčia abejoti Multiverso teorijos gebėjimu paaiškinti pastebėtą tamsiosios energijos vertę mūsų Visatoje. Remiantis jų tyrimais, jei gyventume daugialypėje erdvėje, mes stebėtume net 50 kartų daugiau tamsiosios energijos nei tai, kas esame. Nors jų rezultatai neatmeta daugialypės terpės galimybės, nedidelį mūsų pastebėtą tamsiosios energijos kiekį geriau paaiškinti tuo, kad egzistuoja dar neatrastas gamtos dėsnis.
Kaip profesoriui Richardui Boweriui, Darhamo universiteto Kompiuterinės kosmologijos instituto nariui ir bendraautoriui, paaiškinta:
„Žvaigždžių formavimasis Visatoje yra kova tarp gravitacijos traukos ir tamsiosios energijos atbaidymo. Savo modeliavime mes nustatėme, kad visatos, turinčios daug daugiau tamsiosios energijos nei mūsų, gali laimingai sudaryti žvaigždes. Taigi kodėl toks silpnas tamsiosios energijos kiekis mūsų Visatoje? Aš manau, kad turėtume ieškoti naujo fizikos įstatymo, kuris paaiškintų šią keistą mūsų Visatos savybę, o Multiverse teorija mažai padeda išgelbėti fizikų diskomfortą “.
Šie tyrimai atliekami laiku, nes jie remiasi galutine Stepheno Hawkingo teorija, kuri suabejojo daugialypės terpės egzistavimu ir vietoj jos pasiūlė baigtinę ir pagrįstai sklandžią Visatą. Iš esmės visi trys tyrimai rodo, kad diskusijos apie tai, ar gyvename daugialypėje erdvėje, ar ne, ar tamsiosios energijos vaidmuo kosminėje evoliucijoje, dar toli gražu nesibaigė. Tačiau ateityje galime laukti naujos kartos misijų, pateikdami naudingų įkalčių.
Tai apima Džeimso Webbo kosminis teleskopas (JWST), Plataus lauko infraraudonųjų spindulių teleskopas (WFIRST) ir antžeminių observatorijų, tokių kaip Kvadratinių kilometrų masyvas (SKA). Be to, kad bus tiriamos egzoplanetos ir objektai mūsų Saulės sistemoje, ši misija bus skirta išsiaiškinti, kaip susiformavo pirmosios žvaigždės ir galaktikos, ir nustatyti tamsiosios energijos vaidmenį.
Be to, tikimasi, kad visos šios misijos sulauks pirmos šviesos kažkur 2020 m. Taigi, stebėkite, nes daugiau informacijos - su kosmologinėmis reikšmėmis - bus galima rasti vos po kelerių metų!
