Conceptul acceptat în mod predominant ca fiind cel care reflectă nașterea și evoluția Universului este cunoscuta teorie „Big Bang”, conform căreia la momentul „zero”, adică acum aproximativ 13,8 miliarde de ani, a existat un punct de dimensiunea unui pixel care și-a manifestat uriașa energie (fără să cunoaștem din ce cauză) printr-o inimaginabilă explozie.
Nașterea Universului
Pornind de la teoria generală a relativității formulată de către Einstein, oamenii de știință au afirmat că Universul se află de fapt într-o continuă expansiune. Astfel, dacă Universul se extinde, înseamnă că în trecut era mai mic decât astăzi (logic). Acest lucru sugerează că, dacă privim suficient de mult înapoi, întregul univers ar fi fost comprimat într-un punct foarte mic.
Precum nu știm ce s-a întâmplat înainte de momentul „zero”, oamenii de știință întâmpină și în prezent dificultăți în a explica fenomenele ce au avut loc după aproximativ 10−43 secunde (adică prima trilionime de secundă de la explozie, ceva 0,0000…01 secunde) deoarce legile fizice pe care le cunoaștem în prezent nu pot răspunde la aceste întrebări și nu știm dacă vom dobândi vreodată capacitatea de a înțelege.
Această perioada mică de timp este cunoscută sub denumirea de „zidul lui Planck” (după Max Planck – fizician german, fondator al mecanicii cuantice).
Cu toate acestea, datele pe care le deținem converg spre ideea că la formarea Universului au fost create două cantități egale de materie și antimaterie. Astfel, ar fi trebuit ca cele două cantități să se anihileze reciproc, fapt ce nu s-a întâmplat datorită unei asimetrii de rangul „un miliard și unul vs un miliard” (adică pentru fiecare miliard de materie anihilată de către antimaterie, rămânea un element de materie).
Materia este un termen general ce cuprinde toate elementele care ne înconjoară și din care suntem alcătuiți și noi. Ea este compusă din particule divizibile ca atomi, care se grupează formând molecule. Atomii la rândul lor sunt alcătuiți din protoni, neutroni și electroni numite și particule elementare care sunt frecvent numite materie.
Asimetria a continuat aproximativ 380.000 de ani, timp în care particulele eliberate au devenit sursa tuturor lucrurilor care există în prezent, formând galaxiile, planetele și stelele.
Universul timpuriu era extrem de fierbinte (aproximativ 1000 trilioane de grade Celsius) și foarte luminos (datorită numărului mare de fotoni), dar s-a răcit pe măsura ce s-a extins, fapt ce se întâmplă și în prezent când înregistrăm o temperatură de -270°C.
În caz că vă întrebați cum au reușit să dovedească oamenii de știință existența unui „Big Bang”, răspunsul este destul de simplu și constă, așa cum am evidențiat și mai sus, în analizarea fenomenelor care se întâmplă în prezent. Practic, stabilind faptul că galaxiile se îndepărtează în prezent unele de altele și analizând traiectoria lor, cercetătorii au concluzionat că acum 13,8 miliarde de ani se aflau în același punct, mic și foarte dens (aproximativ un miliard de galaxii într-un pixel de mărimea unui atom, în care legile pe care le cunoaștem nu se aplică, motiv pentru care nu putem decât să emitem teorii despre fenomenele ce s-au produs în perioada „zidului lui Planck”).
Ca un exemplu, dacă remarcăm un obiect în timp ce cade, aplicând legea lui Newton și analizând viteza cu care se deplasează, putem stabili timpul și distanța pe care l-a parcurs obiectul până în momentul în care l-am observat.
Scenarii ale evoluției Universului
În schimb, problema care este dezbătută în prezent și pe care o consider foarte interesantă, cu toate că asupra ei planează aceeași incertitudine, este legată de următoarea întrebare: Universul va continua să se extindă la nesfârșit sau se va opri, culminând cu procesul de inversare și revenind astfel la momentul „zero” ?
Pentru a răspunde la aceste întrebări, cercetătorii au trebuit să stabilească ce determină mișcarea de inerție a galaxiilor și îndepărtarea lor unele de altele. Un alt fapt ce trebuie menționat este că, deși forța pe care nu o înțelegem a imprimat mișcarea lor în Univers, forța gravitațională încearcă să le atragă. Și atunci cum de se îndepărtează ?
Ca să înțelegem mai bine, ne putem imagina următoarea ipostază: dacă aruncăm un obiect în aer, singura forță care acționează asupra lui este gravitația, care îl trage în jos. În timpul acesta, obiectul se va mișca din inerție în sus, până în momentul în care se va opri și va cădea. Totodată, înălțimea la care se va ridica depinde de forța cu care este aruncat obiectul.
Astfel, dacă prin absurd îl putem arunca suficient de puternic încât să ajungă în spațiu (adică să atingă „viteza de evacuare”), obiectul nu va mai fi atras de către forța gravitațională (decât într-o mică măsură) și va continua să se miște prin Univers, condiția esențială fiind (repet) ca viteza imprimată să fie suficient de mare.
Acest principiu se aplică și galaxiilor: dacă viteza lor este destul de mare, se vor deplasa la nesfârșit (îndepărtându-se unele de altele), în timp ce forța gravitațională va încerca să le atragă. În schimb, dacă galaxiile nu au atins „viteza de evacuare”, mișcarea lor se va opri la un moment dat (precum obiectul din exemplul prezentat) și se vor reîntoarce în punctul inițial.
Prin urmare, dacă galaxiile se deplasează neîntrerupt cu „viteza de evacuare”, atunci stelele din fiecare galaxie își vor consuma tot „combustibilul” și nu vor mai arde, fapt ce va conduce la transformarea celor mai mari dintre ele în găuri negre, în timp ce stelele cu o dimensiune redusă se vor evapora în gaz, praf și radiații.
Astfel, găurile negre vor consuma materia până când și ele la rândul lor se vor transforma în radiații. Practic, într-un viitor extrem de îndepărtat, universul va fi compus doar din radiații.
Al doilea scenariu este cel în care „viteza de evacuare” nu a fost atinsă și, prin urmare, galaxiile vor înceta să se îndepărteze și vor reveni în punctul inițial. Astfel, spre deosebire de momentul inițial ce a declanșat „Big Bang-ul”, galaxiile nu vor mai fi formate din materie și antimaterie, ci vor conține cel mai probabil găuri negre (în mod similar cu primul scenariu), dat fiind faptul că acest moment va surveni după o perioadă extrem de lungă de timp (de exemplu, dacă s-ar opri acum, ar dura cel puțin 13,8 miliarde de ani să se întoarcă).
Ulterior, densitatea va fi atât de mare încât se va ajunge din nou la momentul „zidului lui Planck”, fără să cunoaștem ce se va întâmpla mai departe.
Energia întunecată
Acum, revenind la întrebarea legată despre modalitatea în care va evolua universul, conform datelor deținute la nivelul anului 1990, oamenii de știință considerau că universul va avea soarta scenariului al doilea, cel în care galaxiile vor reveni în punctul inițial.
Cu toate acestea, în anul 1998, două echipe distincte de cercetători au descoperit faptul că viteza cu care se deplasează galaxiile, nu doar că nu scade, ci crește în timp, fapt ce a produs o mare surpriză în rândul oamenilor de știință care nu puteau să înțeleagă ce forță mai exact produce accelerarea vitezei de deplasare.
Practic, revenind la exemplul de mai sus, este ca și cum obiectul aruncat spre cer începe să se îndepărteze din ce în ce mai tare, gravitatea acționând invers asupra lui.
Ulterior, forța misterioasă a fost denumită „energie întunecată” (a nu se confunda cu materia întunecată – care reprezintă orice formă de materie ce nu emite, împrăștie sau reflectă lumina și alte valuri electromagnetice și care, dimpotrivă, acționează de asemenea la atragerea obiectelor).
Astfel, energia întunecată este o formă de energie care aparent este responsabilă pentru accelerarea galaxiilor și, implicit, a universului. Cu toate că asupra ei planează în prezent numeroase semne de întrebare, ultimele calcule arată că universul ar fi constituit în proporție de 73% din energie întunecată.
Revenind la scenarii, această descoperire nouă conduce aparent soarta universului spre etapa în care va continua să se extindă la infinit. De ce aparent? Pentru că, din moment ce nu știm nimic concret despre energia întunecată, nu cunoaștem nici dacă aceasta va continua să existe la nesfârșit.
Astfel, dacă la un moment dat această energie se va transforma în materie obișnuită, atunci va acționa cu o forță de atracție, ceea ce va însemna din nou că soarta universului va depinde de „viteza de evacuare” atinsă sau nu de galaxii.
În concluzie, pe scurt, există trei variante prin care universul evoluează, care pot conduce la două sfârșituri diferite (scenariile despre care am vorbit), după cum urmează:
1) dacă energia întunecată va exista la nesfârșit, atunci universul va continua să se extindă, în timp ce găurile negre formate vor consuma materia până când și ele la rândul lor se vor transforma în radiații;
2) dacă energia întunecată se va transforma sau va dispărea, dar galaxiile au atins viteza de evacuare, atunci vor continua în mod similar să se îndepărteze unele de altele;
3) în schimb, dacă energia întunecată se va transforma sau va dispărea, dar galaxiile nu au atins viteza de evacuare, atunci acestea vor înceta să se îndepărteze și vor reveni în punctul inițial.
Oricare ar fi varianta corectă de care depinde soarta universului, cert este că tot ceea ce vedem va dispărea într-un fel sau altul la un moment extrem de îndepărtat, cel puțin din datele pe care le cunoaștem și le putem înțelege în prezent.
Este important de precizat că ceea ce știm în prezent reprezintă o mică parte din ceea ce se află cu adevărat în univers. Astfel, din cauză că lumina emanată nu a avut suficient de mult timp să ajungă în partea noastră, există posibilitatea ca fenomenele să difere la sute de miliarde de ani lumină de noi, ceea ce ar schimba radical teoriile pe care le afirmăm astăzi.
