A șasea vârstă a Universului este un concept din cosmologie, care face parte din teoria universului ciclic sau modelul ekpyrotic, dezvoltat de Paul Steinhardt, cosmolog şi fizician american, și Neil Turok, fizician sud-african, la începutul anilor 2000. Această teorie sugerează că Universul trece printr-o serie de cicluri infinite de Big Bang și Big Crunch, în care fiecare ciclu are mai multe “vârste” sau etape.
Teoria Universului ekpirotic încearcă să ofere o ipoteză pentru o întrebare rămasă fără răspuns până acum, în cadrul studiilor cosmologice clasice – Ce s-a întâmplat înainte de Big Bang? Modelul ekpyrotic abordează şi alte probleme nerezolvate ale modelului Big Bang, precum singularitatea inițială și problema platitudinii (de ce universul pare să fie aproape plat). De asemenea, acest model poate oferi o explicație pentru structurile mari ale Universului, observabile astăzi.
În plus, cu fiecare moment care trece, în Univers au loc schimbări subtile, dar importante, chiar dacă multe dintre ele sunt imperceptibile pe perioade de timp măsurabile, umane. Universul se extinde, ceea ce înseamnă că distanțele dintre cele mai mari structuri cosmice cresc cu timpul.
Modelul Universului ekpyrotic si a şasea vârstă a Universului
Termenul “ekpyrotic” provine din cuvântul grecesc „ekpyrosis”, care înseamnă “foc purificator”. În filosofia stoică, “ekpyrosis” se referă la o teorie ciclică a universului, potrivit căreia universul este distrus și recreat periodic prin foc. În context cosmologic modern, această idee este folosită pentru a descrie un model în care universul nostru a fost creat printr-un eveniment dramatic de coliziune între două „brane” (dimensiuni suplimentare din teoria corzilor) dintr-un spațiu cu mai multe dimensiuni.
Universul nostru ar fi o astfel de „brană”, în care toate forțele fundamentale (cu excepția gravitației) sunt limitate. În acest model, Big Bang-ul nu este începutul timpului și spațiului, ci mai degrabă un rezultat al coliziunii dintre două brane.
Coliziunea dintre aceste brane produce o mare cantitate de energie, care se manifestă sub forma expansiunii și formării Universului nostru, așa cum il cunoaștem. Această “coliziune” explică de ce Universul apare dintr-o stare foarte fierbinte și densă, dar fără să implice o singularitate inițială (un punct cu volum zero și densitate infinită), precum în modelul standard al Big Bang-ului.
Modelul ekpyrotic poate fi integrat într-un model mai mare de univers ciclic, în care astfel de coliziuni între brane au loc periodic. Fiecare coliziune produce un nou Big Bang, urmat de o perioadă de expansiune și dezvoltare a universului, apoi de o fază de contracție, după care o nouă coliziune care restartează ciclul.
Teoria Universului ekpyrotic şi a şasea vârstă a Universului – o ipoteză fascinantă
Teoria Universului ekpyrotic şi a şasea vârstă a Universului (pe care o implică) reprezintă o ipoteză fascinantă, care încearcă să extindă și să corecteze modelul standard al cosmologiei, oferind o viziune nouă și profundă asupra originilor și evoluției universului nostru.
Tot ceea ce există în Univers are o anumită cantitate de energie – materie, radiații, energie întunecată etc. Pe măsură ce Universul se extinde, volumul pe care îl ocupă aceste forme de energie se modifică.
Aplicând legile fizicii Universului, spun autorii teoriei, și comparând soluțiile posibile cu observațiile și măsurătorile făcute, se poate determina atât de unde venim, cât și încotro ne îndreptăm. Se poate extrapola istoria până la începutul Big Bang-ului fierbinte și chiar înainte, la o perioadă de inflație cosmică.
Inflația cosmică este o teorie din cosmologie care formulează ipoteza că Universul a trecut printr-o fază de expansiune extrem de rapidă și exponențială, la o fracțiune de secundă după Big Bang. Această perioadă de inflație cosmică a fost propusă inițial de fizicianul Alan Guth, în 1980, pentru a rezolva câteva probleme fundamentale ale modelului Big Bang clasic.
Care sunt cele şase vârste ale Universului?
Modelul ekpyrotic spune că fiecare ciclu al Universului este format din șase etape sau “vârste” distincte, fiecare cu caracteristicile sale specifice:
Prima vârstă – Aceasta începe imediat după un Big Bang şi se caracterizează prin inflație cosmică, o expansiune rapidă și exponențială a spațiului. Și apoi, brusc, cu aproximativ 13,8 miliarde de ani în urmă, inflația s-a încheiat. Toată energia inerentă spațiului însuși a fost transformată în particule, antiparticule și radiații. Odată cu această tranziție, epoca inflaționistă s-a încheiat și a început Big Bang-ul fierbinte.
A doua vârstă, epoca supei primordiale – expansiunea continuă, dar la un ritm mai lent, iar Universul se răcește, permițând formarea particulelor subatomice și a nucleelor atomice.
A treia vârstă, epoca plasmă – la aproximativ 380 000 de ani după Big Bang, Universul continuă să se răcească, permiţând formarea atomilor, iar radiația se decuplează de materie, rezultând radiația cosmică de fond (CMB).
A patra vârstă, “epoca întunecată” – Formarea stelelor, a galaxiilor și a altor structuri cosmice. Expansiunea Universului se accelerează din cauza energiei întunecate.
A cincea vârstă, “era stelară”
În această etapă, expansiunea continuă să se accelereze, iar materia este disipată până la punctul în care Universul devine dominat de energia întunecată. Rata de formare a stelelor crește, atingând vârful la aproximativ 3 miliarde de ani după Big Bang. În acest moment, noi galaxii continuă să se formeze, galaxiile existente continuă să crească și să fuzioneze, dar cantitatea de gaz liber din galaxii începe să scadă, deoarece formarea de stele a consumat o mare cantitate din el.
Treptat însă, rata “mortalității” stelare va depăși rata “natalității”, fapt agravat şi de un alt fenomen – pe măsură ce densitatea materiei scade, odată cu expansiunea Universului, o nouă formă de energie – energia întunecată – începe să apară și să domine.
La circa 9,2 miliarde de ani după Big Bang, energia întunecată devine componenta dominantă a energiei în Univers. În acest moment, se intră în era finală.
A şasea vârstă a Universului – epoca energiei întunecate
Odată ce energia întunecată preia controlul, susţin autorii teoriei Universului ciclic sau sau modelul ekpyrotic, se întâmplă ceva bizar – structura pe scară largă a Universului încetează să crească. Obiectele cosmice care au fost legate gravitațional unele de altele înainte de preluarea energiei întunecate vor rămâne legate, dar cele care nu au fost încă legate de începutul erei a şasea, a energiei întunecate, nu vor deveni niciodată legate. În schimb, pur și simplu se vor îndepărta unul de celălalt, ducând existențe singuratice în marea întindere a neantului.
Galaxiile și grupurile/ clusterele de galaxii vor fuziona în cele din urmă, pentru a forma o galaxie eliptică gigantică, stelele existente vor muri, formarea de noi stele va încetini, apoi se va opri. Chiar și găurile negre, cu durate de viață extraordinar de lungi, se vor descompune în cele din urmă.
Aşadar, în ultima etapă din ciclul actual al Universului, se presupune că expansiunea va încetini și se va inversa. Aceasta ar duce la un colaps al Universului (Big Crunch), urmat de un nou Big Bang, inițiind un nou ciclu.
Unii cosmologi spun că am intrat în a şasea vârstă a Universului cu miliarde de ani în urmă şi că cele mai multe dintre evenimentele importante care vor defini istoria Universului nostru au avut deja loc. Era în care trăim, în care energia întunecată domină expansiunea Universului, ar putea fi ultima pe care o va experimenta vreodată Universul nostru.
Alte teorii despre “fazele” Universului
Există astăzi şi alte teorii care arată cum Universul va trece prin diverse “vârste”/ “faze” de activitate și liniște, până la un sfârșit extrem de îndepărtat și aproape gol. De exemplu, cam în aceeaşi perioadă în care Paul Steinhardt şi Neil Turok au formulat modelul ekpyrotic, în care a şasea vârstă a Universului (cea pe care o traversează acum) va fi şi ultima înainte de un alt ciclu, astrofizicienii americani Fred Adams și Gregory Laughlin, în lucrarea lor intitulată „The Five Ages of the Universe” (Cele Cinci Vârste ale Universului), publicată în 1999, împart evoluția Universului în cinci mari epoci:
Epoca Primordială (Primordial Era)
Această fază a avut loc în primele secunde și minute după Big Bang, când Universul era extrem de fierbinte și dens. În această perioadă, s-au format particulele fundamentale, nucleele atomice ușoare (prin procesul de nucleosinteză) și radiația cosmică de fond (CMB).
Epoca Steliferă (Stelliferous Era)
Este epoca în care ne aflăm în prezent și este caracterizată de formarea și existența stelelor. Aceasta a început cu aproximativ 150 de milioane de ani după Big Bang, când primele stele și galaxii au început să se formeze. În această epocă, energia Universului este dominată de procesele de fuziune nucleară din stele, care luminează și încălzesc galaxiile.
Epoca Degenerată (Degenerate Era)
În această “vârstă” a Universului stelele își vor fi epuizat combustibilul nuclear, iar Universul va fi populat în principal de rămășițele stelare, cum ar fi piticele albe, stelele neutronice și găurile negre. Deoarece nu vor mai exista stele active, Universul va deveni întunecat și rece.
Epoca Găurilor Negre (Black Hole Era)
Black Hole Era va fi o fază în care găurile negre sunt singurele obiecte masive rămase în Univers. În cele din urmă, chiar și acestea vor începe să se evapore prin radiația Hawking, proces care durează un timp extrem de lung, iar Universul va deveni din ce în ce mai “pustiu”.
Epocă Întunecată (Dark Era)
Este ultima fază a Universului, caracterizată de o expansiune continuă și de dispariția aproape completă a oricărei forme de energie și materie organizată. Universul va conține doar particule subatomice, precum fotonii, neutrinii și electronii extrem de diluați, va deveni un loc întunecat și inactiv, marcat doar de o expansiune eternă și dezintegrări rare de particule.
A şasea vârstă a Universului si multe incertitudini
Deocamdată, în pofida excepţionalului progres ştiinţific şi tehnologic şi a tot ce se ştie despre Univers, există încă atât de multe incertitudini. Nu știm dacă Universul nostru cuprinde tot ceea ce există sau dacă este doar unul dintre multele Universuri care formează un multivers.
Și chiar dacă “modelul Universului ciclic” mai adaugă explicaţii valabile pentru o serie de necunoscute, rămânem într-o zonă de ambiguitate când este vorba despre ceea ce s-a întâmplat în primele momente de după Big Bang sau când se încearcă explicaţii legate de cauza exploziei primordiale, deoarece lipsesc dovezile necesare pentru a trage o concluzie solidă.
