Teorija multiverzuma, ki navaja, da je lahko vesolje več ali celo neskončno, je koncept kozmologije in teoretične fizike, ki je časten. Medtem ko se izraz sega v pozno 19. stoletje, je znanstvena osnova te teorije nastala iz kvantne fizike in preučevanja kozmoloških sil, kot so črne luknje, posebnosti in problemi, ki izhajajo iz teorije velikega poka.
Eno najbolj perečih vprašanj v zvezi s to teorijo je, ali bi lahko življenje obstajalo v več Vesoljih ali ne. Če se zakoni fizike iz enega vesolja v drugega spreminjajo, kaj bi to lahko pomenilo za samo življenje? Glede na novo serijo raziskav skupine mednarodnih raziskovalcev je možno, da bi bilo življenje lahko skupno v celotnem Multiverzumu (če dejansko obstaja).
Študije z naslovom "Vpliv temne energije na tvorbo galaksij. Kaj ima prihodnost našega Vesolja? " in "Učinkovitost oblikovanja galaksije in večstranska razlaga kozmološke konstante s simulacijami EAGLE", ki se je nedavno pojavila v Mesečna obvestila Royal Astronomical Society. Prejšnjo študijo je vodil Jaime Salcido, podiplomski študent na univerzi Durham
Slednjega je vodil Luke Barnes, znanstveni sodelavec Johna Templetona na Univerzi v Sydneyju Sydney Inštitut za astronomijo. Obe skupini sta bili člani Mednarodnega centra za raziskave radijske astronomije Univerze Zahodne Avstralije, Inštituta za astrofiziko Univerze v Liverpoolu John Moores in Leiden Observatory Leiden.
Skupaj je raziskovalna skupina poskušala ugotoviti, kako bi lahko pospešena širitev kozmosa vplivala na hitrost nastanka zvezd in galaksij v našem vesolju. Ta pospešena hitrost širjenja, ki je sestavni del kozmologije modela Lambda-hladne teme (Lambda-CDM), je nastala zaradi težav, ki jih je postavila Einsteinova teorija splošne relativnosti.
Zaradi Einsteinovih poljskih enačb je fizik razumel, da bo vesolje bodisi v stanju širitve bodisi krčenja od velikega poka. Leta 1919 se je Einstein odzval s predlogom "Kozmološkega stalnika" (ki ga je zastopal Lambda), ki je bila sila, ki je "zadržala" učinke gravitacije in tako zagotovila, da je vesolje statično in nespremenljivo.
Kmalu zatem je Einstein umaknil ta predlog, ko je Edwin Hubble razkril (na podlagi meritev rdečih premikov drugih galaksij), da je vesolje resnično v ekspanziji. Einstein je očitno šel tako daleč, da je kozmološko konstanto razglasil za "največjo napako" svoje kariere. Vendar pa so raziskave kozmološke ekspanzije v poznih devetdesetih letih prejšnjega stoletja povzročile njegovo ponovno oceno.
Skratka, tekoče študije obsežnega Vesolja so pokazale, da se je kozmična ekspanzija v zadnjih 5 milijardah let pospešila. Kot takšni so astronomi začeli domnevati obstoj skrivnostne, nevidne sile, ki je poganjala ta pospešek. Splošno znana kot "Temna energija", se ta sila imenuje tudi Kozmološka konstanta (CC), saj je odgovorna za nasprotni učinek gravitacije.
Od tega časa so astrofiziki in kozmologi poskušali razumeti, kako bi lahko temna energija vplivala na kozmično evolucijo. To je vprašanje, saj naši trenutni kozmološki modeli napovedujejo, da mora biti v našem vesolju več Temne energije, kot je bilo opaženo. Vendar bi obračunavanje večjih količin Temne energije povzročilo tako hitro širitev, da bi razredčila snov, preden bi se lahko oblikovale kakršne koli zvezde, planeti ali življenje.
Salcido in skupina sta zato v prvi študiji želeli ugotoviti, kako lahko prisotnost več Temne energije vpliva na hitrost nastajanja zvezd v našem vesolju. Da bi to naredili, so izvedli hidrodinamične simulacije s pomočjo projekta EAGLE (evolucija in montaža GaLaxies in njihovih okolij) - ene izmed najbolj realističnih simulacij opazovanega vesolja.
Z uporabo teh simulacij je skupina preučila učinke, ki bi jih imela temna energija (na svojo opaženo vrednost) na nastanek zvezd v zadnjih 13,8 milijarde let in dodatnih 13,8 milijarde let v prihodnost. Iz tega je ekipa razvila preprost analitični model, ki je nakazoval, da bo Temna energija - kljub razliki v hitrosti kozmičnega širjenja - zanemarljivo vplivala na nastajanje zvezd v vesolju.
Nadalje so pokazali, da vpliv Lambde postane pomemben šele, ko je vesolje že proizvedlo večino svoje zvezdne mase in povzroči le zmanjšanje celotne gostote tvorbe zvezd za približno 15%. Kot je Salcido pojasnil v sporočilu za javnost univerze Durham:
"Za mnoge fizike je nepojasnjena, a na videz posebna količina temne energije v našem vesolju frustrirajoča sestavljanka. Naše simulacije kažejo, da četudi bi bilo v vesolju veliko več temne energije ali celo zelo malo, bi to imelo le minimalen učinek na nastanek zvezd in planetov, kar bi povečalo možnost, da bi življenje lahko obstajalo v celotnem Univerzumu. "
Za drugo študijo je skupina uporabila isto simulacijo iz sodelovanja EAGLE, da je raziskala vpliv različnih stopenj CC na tvorbo na galaksije in zvezde. Vsebovalo je simulacijo vesoljev, ki so imele Lambda vrednosti od 0 do 300-krat večjo od trenutne vrednosti, opažene v našem vesolju.
Ker pa je vesoljska stopnja tvorbe zvezd dosegla približno 3,5 milijarde let pred začetkom pospeševanja širitve (približno 8,5 milijarde let nazaj in 5,3 milijarde let po velikem udaru), je povečanje v KC le malo vplivalo na stopnjo nastajanja zvezd.
Skupaj so te simulacije nakazovale, da v multiverzumu, kjer se fizikalni zakoni lahko zelo razlikujejo, učinki kozmične pospešene širitve temne energije ne bi bistveno vplivali na hitrosti nastajanja zvezd ali galaksij. To pa kaže na to, da bi bili drugi vesolji v multiverzumu približno tako teoretični kot naši, vsaj teoretično. Kot je pojasnil doktor Barnes:
"Multiverse je prej mislil, da pojasni temno energijo kot loterijo. Imamo srečno vozovnico in živimo v Vesolju, ki tvori čudovite galaksije, ki omogočajo življenje, kakršno poznamo. Naše delo kaže, da se nam zdi vozovnica nekoliko preveč posrečena. Je bolj poseben, kot mora biti za življenje. To je težava za Multiverse; uganka ostane. "
Vendar pa raziskave skupine dvomijo tudi v sposobnost multiverzalne teorije, da razloži opaženo vrednost Temne energije v našem vesolju. Po njihovih raziskavah bi, če bi živeli v multiverzumu, opazovali kar 50-krat več Temne energije kot to, kar smo. Čeprav njihovi rezultati ne izključujejo možnosti multiverzuma, bi bilo majhno količino Temne energije, ki smo jo opazili, bolje razložiti s prisotnostjo še neodkritega zakona narave.
Kot je pojasnil profesor Richard Bower, član Inštituta za računalniško kozmologijo univerze Durham in soavtor prispevka:
"Tvorba zvezd v vesolju je bitka med privlačnostjo gravitacije in odboj temne energije. V naših simulacijah smo ugotovili, da Vesolji z veliko več temne energije kot naša lahko srečno tvorijo zvezde. Zakaj torej takšna količina temne energije v našem vesolju? Mislim, da bi morali iskati nov zakon fizike, ki bi razložil to nenavadno lastnost našega Vesolja, in teorija Multiverse ne naredi malo, da bi rešili nelagodje fizikov. "
Te študije so pravočasne, saj so na vrsti končna teorija Stephena Hawkinga, ki je dvomila o obstoju multiverse in namesto tega predlagala končno in dokaj gladko vesolje. V osnovi vse tri študije kažejo, da razprava o tem, ali živimo v multiverzumu ali ne, in vloga Temne energije v kozmični evoluciji še zdaleč ni končana. Lahko pa se veselimo misij naslednje generacije, ki bodo v prihodnosti nudile nekaj koristnih namigov.
Ti vključujejo James Webb vesoljski teleskop (JWST), Teleskop o širokem polju infrardečega raziskovanja (WFIRST) in zemeljske opazovalnice, kot so Niz kvadratnih kilometrov (SKA). Poleg preučevanja eksoplanetov in predmetov v našem Osončju bo ta misija namenjena preučevanju nastajanja prvih zvezd in galaksij ter določitvi vloge, ki jo igra temna energija.
Še več, pričakuje se, da se bodo vse te misije zbrale prvič v 2020. letih. Zato bodite pozorni, kajti več informacij - s kozmološkimi posledicami - bo prispelo v samo nekaj letih!
