Po téměř 14 miliardách let nepřetržité expanze by se vesmír mohl zastavit a začít se smršťovat. Ukazuje to nová studie publikovaná v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences.

Trojice astrovědců v ní modelovala povahu temné energie, která podle kosmologické teorie stojí za tím, že se vesmír rozpíná stále rychleji.

Vědci zjistili, že při expanzi vesmíru, která už miliardy let zrychluje, odpudivá síla temné energie slábne. Podle jejich modelu by zrychlení expanze mělo do 65 milionů let skončit a do 100 milionů let by se rozpínání mohlo úplně zastavit. Poté by vesmír měl vstoupit do éry smršťování, která za miliardy let skončí jeho zánikem, anebo znovuzrozením času a prostoru.

„To vše se může stát pozoruhodně rychle. Vraťme se v čase o 65 milionů let zpět, do doby, kdy vesmírný kámen Chicxulub zasáhl Zemi a zlikvidoval dinosaury. V kosmickém měřítku je 65 milionů let pozoruhodně málo,“ cituje web Live Science spoluautora studie Paula Steinhardta, ředitele centra pro teoretickou vědu na Princetonské univerzitě v New Jersey.

Síla z prázdnoty

V devadesátých letech minulého století si vědci povšimli, že vesmír se rozpíná – zaznamenali, že prostor mezi galaxiemi se rozšiřuje rychleji než před miliardami let.

Tajemný zdroj zrychlení – neviditelnou entitu, která působí proti gravitaci a odsouvá objekty vesmíru do větší vzdálenosti – vědci nazvali temnou energií. Z modelů vychází, že tvoří až 70 procent energie vesmíru. Její vlastnosti však zůstávají tajemstvím.

Podle jedné teorie je temná energie kosmologická konstanta – neměnná forma energie, která je vetkaná do struktury časoprostoru. Pokud by tato teorie platila, pak by se síla, kterou působí temná energie, nikdy nemohla změnit a vesmír by se pořád (a čím dál rychleji) rozpínal.

Jiná teorie zase tvrdí, že temná energie není konstantní. Může být tím, co se nazývá kvintesencí – dynamickým polem, které se v čase mění. (Právě spoluautor nynější studie Steinhardt byl jedním z vědců, kteří tuto myšlenku představili v roce 1998 v časopise Physical Review Letters.)

Na rozdíl od kosmologické konstanty může být kvintesence buď odpudivá, anebo přitažlivá – v závislosti na poměru její kinetické a potenciální energie v určitém čase. Za posledních 14 miliard let byla kvintesence odpudivá. Po většinu tohoto období však přispívala k rozpínání vesmíru málo. To se změnilo před pěti miliardami let, kdy její odpudivý účinek expanzi vesmíru urychlil.

„Otázka, kterou jsme si při našem výzkumu temné energie kladli, zní: ‚Musí toto zrychlení trvat věčně? A pokud ne, jaké jsou alternativy a jak brzy by se to mohlo změnit?“ říká Steinhardt.

Zvrat temné energie

Steinhardt a jeho spolupracovníci z Newyorské a Princentonské univerzity ve své studii předpověděli, jak by se vlastnosti temné energie během několika miliard let mohly změnit.

Tým vytvořil fyzický model kvintesence, ukazující její odpudivou a přitažlivou sílu v průběhu času. Odpovídal minulým pozorováním rozpínání vesmíru. Jakmile model dokázal spolehlivě reprodukovat historii expanze vesmíru, použili ho na předpověď budoucnosti.

K jejich překvapení se ukázalo, že temná energie není stabilní, může slábnout, a dokonce se časem rozpadnout. Z modelu vyplynulo, že by odpudivá síla temné energie mohla být uprostřed rychlého poklesu.

V tomto scénáři se zrychlené rozpínání vesmíru už zpomaluje. Brzy, někdy do 65 milionů let, by se zrychlení expanze mělo zastavit a za pouhých 100 milionů let by se temná energie mohla stát přitažlivou. Pak by se vesmír po téměř 14 miliardách let rozpínání začal smršťovat. Zpočátku by bylo smršťování pomalé, postupně by zrychlovalo.

Konec vesmíru?

Čím by smršťování skončilo?

Buď by se vesmír smršťoval, dokud se sám do sebe nezhroutil. Tím by skončil časoprostor, jak ho známe.

Vesmír by se ale mohl zmenšit jen natolik, aby se vrátil do stavu podobného původním podmínkám. Tehdy by se zase začal zase rozpínat, anebo by nastal další Velký třesk a z popela starého vesmíru by vznikl vesmír nový.

Z toho vyplývá, že současný vesmír nemusí být prvním nebo jediným vesmírem, ale pouze nejnovějším z nekonečné řady vesmírů, které se rozpínaly a smršťovaly před tím naším.