بعد حوالي 13.8 مليار سنة من التوسّع من دون توقف، كشف بحث جديد أن الكون يُمكن أن يتوقّف قريبًا عن التمدّد، ثم يبدأ بالانكماش ببطء.
وحاول ثلاثة علماء، في بحث نُشر في مجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة، وضع نموذج لطبيعة الطاقة المظلمة -وهي قوة غامضة يبدو أنها تتسبب في توسع الكون بشكل أسرع من أي وقت مضى- استنادًا إلى الملاحظات السابقة للتوسع الكوني.
وفي هذا النموذج الذي وضعه العلماء، ليست الطاقة المظلمة قوة ثابتة للطبيعة، ولكنها كيان يسمى الجوهر، والذي يمكن أن يتحلّل بمرور الوقت.
ووجد الباحثون أنه على الرغم من أن توسّع الكون يتسارع منذ مليارات السنين، إلا أن القوة الطاردة للطاقة المظلمة قد تضعف.
ووفقًا لنموذجهم، يمكن أن ينتهي تسارع الكون بسرعة خلال السنوات الـ 65 مليون المقبلة. ثم في غضون 100 مليون سنة، يمكن أن يتوقف الكون عن التوسع تمامًا، وبدلًا من ذلك يمكن أن يدخل حقبة من الانكماش البطيء الذي ينتهي بعد مليارات السنين من الآن بموت -أو ربما ولادة جديدة- للزمان والمكان.
وأوضح المؤلف المشارك في الدراسة بول شتاينهاردت، مدير مركز برينستون للعلوم النظرية في جامعة برينستون في نيوجيرسي، أن كل هذا يمكن أن يحدث سريعًا وبشكل ملحوظ.
وقال شتاينهاردت لمجلة "لايف ساينس": "قبل 65 مليون سنة، هذا هو الوقت الذي ضرب فيه كويكب تشيكسولوب (Chicxulub) الأرض وقضى على الديناصورات"، مؤكدًا أنه "على نطاق كوني، 65 مليون سنة قصيرة بشكل ملحوظ."
بدوره، قال غاري هينشون، أستاذ الفيزياء وعلم الفلك في جامعة كولومبيا البريطانية، للمجلة إنه "لا شيء حول هذه النظرية مثير للجدل أو غير معقول".
وأضاف: "نظرًا لأن النموذج يتوقّف على الملاحظات السابقة للتوسّع وحده، ولأن الطبيعة الحالية للطاقة المظلمة في الكون تعد لغزًا، فمن المستحيل حاليًا اختبار التنبؤات في هذا البحث. في الوقت الحالي، يمكنهم فقط أن يظلّوا نظريات".
طاقة الفراغ
ومنذ التسعينيات، فهم العلماء أن توسّع الكون يتسارع، وأن الفضاء بين المجرات يتسع الآن بشكل أسرع مما كان عليه قبل مليارات السنين.
وأطلق العلماء على المصدر الغامض لهذا التسارع اسم الطاقة المظلمة، وهو كيان غير مرئي يبدو أنه يعمل على عكس الجاذبية، مما يدفع الأجسام الأكثر ضخامة في الكون بعيدًا عن بعضها البعض بدلًا من تجميعها معًا.
وعلى الرغم من أن الطاقة المظلمة تشكّل حوالي 70% من إجمالي طاقة الكتلة في الكون، إلا أن خصائصها لا تزال لغزًا تامًا.
وقدّم ألبرت أينشتاين نظرية شائعة مفادها أن الطاقة المظلمة هي ثابت كوني، شكل ثابت من أشكال الطاقة التي لا تتغيّر والتي يتمّ نسجها في نسيج الزمكان (دمج لمفهومي الزمان والمكان). وإذا كان الأمر كذلك، والقوة التي تمارسها الطاقة المظلمة لا يمكن أن تتغير أبدًا، فيجب أن يستمر الكون في التوسع (والتسارع) إلى الأبد.
ومع ذلك، تشير نظرية منافسة، (كان شتاينهاردت واحدًا من ثلاثة علماء قدموا الفكرة في بحث نُشر عام 1998 في مجلة Physical Review Letters)، إلى أن الطاقة المظلمة لا تحتاج إلى أن تكون ثابتة لتتلاءم مع ملاحظات التوسع الكوني السابق.
وبدلًا من ذلك، قد تكون الطاقة المظلمة شيئًا يسمى الجوهر، وهو مجال ديناميكي يتغيّر بمرور الوقت. ومنذ حوالي خمس مليارات سنة، أصبح الجوهر المكون المهيمن وتسبب تأثير تنافر الجاذبية في تسارع توسّع الكون.
موت الطاقة المظلمة
في دراستهم، تنبأ شتاينهارت وزملاؤه، آنا إيجاس من جامعة نيويورك وكوزمين أندريه من برينستون، كيف يمكن أن تتغيّر خصائص الجوهر خلال عدة مليارات من السنين المقبلة.
للقيام بذلك، ابتكر الفريق نموذجًا فيزيائيًا للجوهر، يظهر قوته الطاردة والجذابة بمرور الوقت ليتناسب مع الملاحظات السابقة لتوسع الكون.
وبمجرد تمكّن نموذج الفريق من إعادة إنتاج تاريخ توسع الكون بشكل موثوق، قاموا بتوسيع توقعاتهم في المستقبل. وأظهر النموذج أنه "يمكن للطاقة المظلمة أن تتحلّل مع مرور الوقت".
ووفقًا لنموذج الفريق، يمكن أن تكون القوة الطاردة للطاقة المظلمة في خضم تدهور سريع يحتمل أنه بدأ منذ مليارات السنين.
وفي هذا السيناريو، يتباطأ التوسّع المتسارع للكون بالفعل اليوم. وقريبًا، ربما في غضون 65 مليون سنة، يمكن أن يتوقّف هذا التسارع تمامًا. وبعد ذلك، في غضون 100 مليون سنة من الآن، يمكن أن تصبح الطاقة المظلمة جذابة، مما يتسبّب في بدء الكون بأكمله في الانكماش.
وبعبارة أخرى، بعد حوالي 14 مليار سنة من النمو، يمكن أن يبدأ الفضاء في الانكماش.
وقال شتاينهاردت: "سيكون هذا نوعًا خاصًا جدًا من الانكماش نسميه الانكماش البطيء. وبدلًا من التوسع، ينقبض الفضاء ببطء شديد جدًا".
وأضاف: "في البداية، سيكون انكماش الكون بطيئًا جدًا لدرجة أن أي إنسان افتراضي لا يزال على قيد الحياة على الأرض لن يلاحظ تغييرًا".
ووفقًا لنموذج الفريق، سيستغرق الكون بضع مليارات من السنين من الانكماش البطيء حتى يصل إلى نصف حجمه اليوم.
وأوضح شتاينهاردت: "من هناك، يمكن أن يحدث أحد أمرين: إما أن ينكمش الكون حتى ينهار على نفسه في أزمة كبيرة، وينتهي الزمكان كما نعرفه- أو أن يتقلّص الكون بما يكفي للعودة إلى حالة مشابهة لظروفه الأصلية، ويحدث انفجار عظيم آخر، أو ارتداد كبير، مما يخلق كونًا جديدًا من رماد الكون القديم".
أما في السيناريو الثاني، الذي وصفه شتاينهاردت عام 2019، يتبع الكون نمطًا دوريًا من التمدد والانكماش والانكماش والارتداد، والذي ينهار باستمرار ويعيد تشكيله.
وأضاف: "إذا كان هذا صحيحًا، قد لا يكون كوننا الحالي هو الكون الأول أو الوحيد، ولكنه الأحدث في سلسلة لا حصر لها من الأكوان التي توسّعت وتقلّصت قبل كوننا. وكل ذلك يتوقّف على الطبيعة المتغيّرة للطاقة المظلمة".
وقال هينشو: "نظرًا لأن جميع ملاحظاتنا عن التوسّع الكوني تأتي من أجسام تبعد عن الأرض بملايين إلى بلايين السنين الضوئية، فإن البيانات الحالية يمكنها فقط إبلاغ العلماء بماضي الكون، وليس حاضره أو مستقبله؛ وبالتالي، يمكن أن يكون الكون في طريقه نحو أزمة، ولن يكون لدينا أي وسيلة لمعرفة ذلك إلا بعد فترة طويلة من بدء مرحلة الانكماش".
