סופו של היקום
01/08/2019
במאמרים קודמים סיפרנו לכם על המפץ הגדול. מתי היקום נולד וכיצד מחשבים את גילו [1]. תיארנו לכם את מיליארד שנותיו הראשונות של היקום, עד להיווצרות הגלקסיות הראשונות [2]. העלנו השערות לגבי מה שקרה לפני המפץ הגדול [3]. סיפרנו לכם גם על תיאוריית התפיחה (אינפלציה) [4] וכן על צורתו של היקום [5].
במאמר זה נעסוק בעתידו של היקום. חיזוי העתיד היא משימה קשה, שכן היא מבוססת על הידע הנוכחי שיש בידי הפיזיקאים וקרוב לוודאי שידע זה יתעדכן בעתיד. את המאמר הזה אני מבסס ברובו על השערותיו של פרופ׳ בריאן שמידט [6] שזכה בפרס נובל לפיזיקה בעבור מדידת האנרגיה האפלה, עליה כתבנו בעבר [7].
הדבר החשוב ביותר שיש עלינו לדעת בבואנו לדון בעתיד היקום הוא שהיקום נמתח כל הזמן. דמיינו לעצמכם בלון עליו מצויירות נקודות. כעת ננפח את הבלון. ככל שהבלון גדל כך גם המרחק בין הנקודות גדל.
היקום כולו דומה לשפת הבלון, כאשר הנקודות עליו מייצגות צבירי גלקסיות. צבירי הגלקסיות ביקום מתרחקות זו מזו במהירות מתכונתית למרחק ביניהן. חוק זה, הנקרא ״חוק האבל״, נתגלה אמפירית על ידי האסטרונום אדווין האבל בשנות העשרים המאוחרות של המאה העשרים.
הדבר שגילו שמידט וחבריו בראשית שנות התשעים של המאה העשרים הוא שקצב התנפחות היקום איננו קבוע, אלא הולך וגדל. הסברה היא שקיימת בכל נקודה ונקודה ביקום אנרגיה אפלה הגורמת ליקום להתפשט בקצב מואץ, כלומר שקצב התנפחות היקום איננו קבוע, אלא הולך וגדל. לעובדה אמפירית זאת יש השלכות חשובות מאוד על עתידו של היקום. כמו כן, כפי שהוסבר במאמר על התפיחה, היקום שלנו הוא ככל הנראה אינסופי והוא עתיד להמשיך להמתח לעד [4].
כאן המקום לציין שלמרות שהמרחב נמתח, אין המרחקים בין האטומים גדלים, גם לא המרחק בין כדור הארץ לשמש, או אף המרחקים בין עצמים בתוך הגלקסיה שלנו. באופן מקומי כוחות הגרביטציה או הכוחות האלקטרומגנטיים גוברים על התרחבות היקום. לפיכך לקיומה של האנרגיה האפלה השלכות על התרחבות היקום בסקלות בין גלקסיות מרוחקות.
על פי שמידט בעוד כ- 3.5 מליארד שנה גלקסיות הקרובות לגלקסיה שלנו דווקא תמשכנה אל הגלקסיה שלנו והן יהוו יחדיו מבנה הנקרא סופר-גלקסיה. אולם גלקסיות רחוקות מאיתנו תתרחקנה עוד יותר מאיתנו בגלל האנרגיה האפלה ואנחנו נשאר בודדים ביקום. מאחר שהגלקסיות האחרות יתרחקו בקצב מואץ לא נוכל לראות יותר גלקסיות. הציפיה היא שעוד 100 מליארד שנה היקום יראה אפל, זאת מאחר שאור מגלקסיות רחוקות לא יוכל עוד להגיע לסופר-הגלקסיה שלנו, שכן התפשטות המרחב בין הגלקסיות תהיה מהירה ממהירות האור. לפיכך בעתיד הרחוק נשאר בודדים ביקום.
לא רק אנו נשאר בודדים. היקום כולו יהפך לאוסף של מבני סופר-גלקסיות מבודדים זה מזה.
ומה יקרה אחר-כך? איננו יודעים בוודאות [8]. קיימים תרחישים שונים לעתיד הרחוק של היקום. באחד התרחישים החומר כולו מתפרק. קיימת סברה המבוססת על הבנתנו את תאוריית החלקיקים היסודיים, שהפרוטונים המרכיבים את החומר כולו יתפרקו [9]. בתרחיש זה היקום ייהפך לאוסף דליל של חלקיקים יסודיים. היקום יגווע תוך שהוא מתקרר ומתקרר.
אז מה יקרה אחרי ככלות הכל? נחיה ונראה.
עדי ארמוני הוא פרופסור לפיזיקה תאורטית
מקורות:
[6] הרצאה של חתן פרס נובל לפיזיקה, פרופ׳ בריאן שמידט על היקום וסופו
[7] הטעות המבריקה של איינשטיין
פרופסור לפיזיקה תאורטית של חלקיקים אלמנטריים באוניברסיטת סוונסי. בעבודתו עוסק עדי בכרומודינמיקה קוונטית ובתורת המיתרים
