5 způsobů, jak může být vesmír zničen

Všechno musí nakonec skončit – ale zahrnuje to i samotný vesmír? A pokud ano, jak? A kdy? Může být těžké představit si katastrofu dostatečně velkou na to, aby ovlivnila celou existenci, ale fyzici očekávají, že vše v určitém okamžiku skončí – a může přijít dříve, než si myslíme. Zde jsou některé z hlavních hypotéz o tom, jak by mohl vesmír skončit a kdy.

Aby fyzici zjistili, jak by se mohl vesmír uzavřít, ohlédnou se zpět na začátek. Přibližně před 13,8 miliardami let vznikl prostor a čas z neuvěřitelně husté singularity, událost, která se stala známou jako Velký třesk. Vesmír se od tohoto bodu rychle rozpínal, přičemž hmota chladla a kondenzovala do galaxií a všech hvězd a planet, které obsahují.

Ale vesmír se stále rozšiřuje, a to zrychlujícím se tempem, díky tajemné síle, kterou vědci nazývají „temná energie“. Jak tento název napovídá, víme velmi málo o tom, jak tato síla funguje nebo proč odtlačuje všechno od všeho ostatního, ale má to několik docela zásadních důsledků pro konečný osud vesmíru. Jak to dopadne, závisí na tom, jak upravíte čísla v modelech.

Podle našich nejlepších modelů vývoje vesmíru je nejpravděpodobnějším scénářem to, co se nazývá Big Freeze. Pokud temná energie bude navždy zrychlovat expanzi vesmíru – a výpočty naznačují, že bude –, pak vesmír čeká pomalá smrt, která se táhne na googol roky. Tím neuchopitelným číslem je jednička následovaná 100 nulami.

Pokud byste mohli sledovat kousek oblohy rychle vpřed po miliardy let, hvězdy by začaly červenat a pak by úplně pohasly. Je to proto, že rozpínající se vesmír by natahoval vlnovou délku jejich světla dále a dále směrem k červenému konci spektra, než by je učinil zcela neviditelnými pro oko.

Samozřejmě, i kdybyste je neviděli, vzdálené hvězdy a galaxie by stále existovaly – alespoň po dobu několika bilionů let. Ale po chvíli by expanze zředila prach a plyn plovoucí ve vesmíru, dokud se v žádné oblasti nesoustředí dost na to, aby podpořilo zrození nových hvězd. Když se hvězdy nerodí, nakonec se stanou ohroženým a poté vyhynulým druhem, protože poslední z nich vymře.

Tak začíná vesmírná „zvrhlá éra“, asi za 100 bilionů let od nynějška. V tomto okamžiku existují pouze bílí trpaslíci, neutronové hvězdy a černé díry, ale i tito vyblednou – bílí trpaslíci a některé neutronové hvězdy pomalu vychladnou na neviditelné, inertní černé trpaslíky, zatímco jiné neutronové hvězdy se zhroutí do černých děr.

Do roku 10 tredecillion (jedna následovaná 43 nulami) nezbude nic jiného než černé díry. A ani ty nejsou věčné – jak předpověděl Stephen Hawking, černé díry pomalu vyzařují záření, až se nakonec vypaří.

Po asi 1 googol letech, jakmile zmizí i všechny černé díry, se vesmír usadí do svého posledního věku – temné éry. Světlo a hmota jsou vzdálené vzpomínky a zbývající uvolněné částice budou žít nejosamělejší možnou existencí, jen zřídka budou mít příležitost prosvištět do vzdálenosti jednoho světelného roku od sebe, natož se vzájemně ovlivňovat. A nic jiného se nikdy nestane, na věčnost.

Podobný scénář vede k daleko dramatičtější smrti, mnohem dříve. V tomto modelu temná energie nejen urychluje expanzi vesmíru stálým tempem, ale zrychluje exponenciálně a nakonec roztrhá samotnou strukturu reality – konec zvaný Big Rip.

Existuje fyzický limit pro vzdálenost do vesmíru, kterou bychom kdy mohli vidět, i kdybyste měli ten nejvýkonnější možný dalekohled. Tento limit je dán rychlostí světla – v určitém bodě jsou objekty příliš daleko na to, aby jejich světlo mělo dostatek času k dosažení Země. Tato oblast se nazývá pozorovatelný vesmír.

V modelu Big Rip exponenciálně se zrychlující expanze tlačí stále více objektů za tuto hranici, což znamená, že pozorovatelný vesmír se neustále zmenšuje. Jakékoli dva objekty, které jsou od sebe dále, než umožňuje tato hranice, se již nemohou navzájem ovlivňovat prostřednictvím základních sil, jako je gravitace nebo elektromagnetismus.

Jak se tato vzdálenost zmenšuje, velké struktury vesmíru se začnou hroutit – jak se vliv gravitace zmenšuje, nebude schopna udržet kupy galaxií pohromadě a začnou se rozpouštět. Totéž se nakonec stane i samotným galaxiím a hvězdy se samy od sebe odnesou. Později se horizont kosmických událostí zmenší za měřítko individuálního hvězdného systému, což znamená, že planety již nebudou vázány na své oběžné dráhy kolem hvězd.

V posledních několika minutách existence by se horizont událostí zmenšil na menší velikost, než je velikost molekul, narušil by síly, které drží hmotu pohromadě, a rozdrtil hvězdy, planety a vše na nich. A nakonec by samotné volné atomy byly částice po částici roztrhány. Poslední obětí je samotná struktura časoprostoru.

Vědci, kteří navrhují tento model, předpovídají, že pokud by k tomu došlo, vesmíru zbývá asi 22 miliard let života. Naštěstí se však jiní vědci domnívají, že tento scénář zahrnuje parametry, které nejsou realistické, takže je méně pravděpodobné, že k němu dojde, než některé další nápady na tomto seznamu.

Vesmír možná skončí přesně opačně – místo toho, aby se navždy rozpínal do nicoty, změní kurz a zhroutí se do sebe v tzv. Big Crunch.

V kosmickém přetahování mezi gravitací, která se snaží vše stáhnout dohromady, a temnou energií, která se to snaží roztlačit, vědci obvykle skládají své žetony ve prospěch temné energie, což by nakonec vedlo k konci Big Freeze nebo Big Rip. Ale gravitaci z běhu úplně počítat nemůžeme.

Pokud je hustota hmoty ve vesmíru dostatečně vysoká, její gravitace by mohla překonat expanzi a místo toho spustit fázi kontrakce. Všechno se začne pohybovat směrem ke všemu ostatnímu, jak se vesmír opět zmenšuje. Podobně jako naše současná expanzní fáze by nikdo, kdo byl v té době naživu, nebyl přímo ovlivněn – alespoň do konce.

Kupy galaxií by se začaly slučovat, pak samotné galaxie a nakonec by se jednotlivé hvězdy srážely pravidelněji. Ale skutečný problém začíná kosmickým mikrovlnným pozadím – zářením pozadí vesmíru, které zbylo po velkém třesku. Jak se jeho fotony posouvají k modrému konci spektra, toto záření se zahřívá, až se nakonec stane teplejším než hvězdy. To znamená, že hvězdy již nemohou vyzařovat své teplo ven a budou se stále více zahřívat, dokud se nevypaří.

V posledních několika minutách bude teplota vesmíru tak extrémně vysoká, že se atomy samy rozpadnou. Ne, že by se tím museli dlouho trápit, protože budou vtaženi do černých děr, které zabírají stále větší procento zmenšujícího se vesmíru.

Nakonec bude celý obsah vesmíru rozdrcen do nemožně malého prostoru – singularita, jako obrácený Velký třesk.

Různí vědci poskytují různé odhady, kdy by tato fáze kontrakce mohla začít. Může to být ještě miliardy let daleko. Nebo, podle nedávné studie, by to mohlo být docela brzy, vesmírně řečeno, protože vesmír obrátí kurz asi za 100 milionů let od nynějška. V tomto modelu by fáze kontrakce trvala asi miliardu let, než se vrátíme k této singularitě.

To ale nemusí být konec. Variace na výše uvedenou hypotézu naznačuje, že okamžiky předtím, než se vesmír zhroutí do nekonečně husté singularity, je zachráněn kvantovými procesy a znovu obrátí kurz, čímž začíná nové období expanze, které je ve skutečnosti dalším velkým třeskem pro zcela nový vesmír. Tento model je známý jako Big Bounce.

I když to může znít trochu příliš pohodlně, zastánci myšlenky tvrdí, že ve světě kvantové fyziky existuje určitý precedens – koneckonců, jak se vesmír zmenšuje směrem k singularitě, stává se tak malým, že kvantová pravidla přebírají od velkých měřítko klasické fyziky, kterou známe.

V tu chvíli může dojít ke kvantovému tunelování, kdy částice mohou překonat bariéry, přes které by podle všeho neměly mít dostatek energie. To pohání procesy jako radioaktivní rozpad a podle nedávné studie by to mohlo také umožnit smršťujícímu se vesmíru „utéct“ osudu totálního kolapsu a začít se znovu rozpínat.

Je zajímavé, že podpora pro Big Bounce vychází z jiné teorie zvané smyčková kvantová gravitace, která byla vytvořena jako způsob, jak vysvětlit gravitaci z hlediska kvantové mechaniky.

Zábavným důsledkem hypotézy Big Bounce je, že bychom mohli být uprostřed nekonečného řetězce vesmírů, které se vytvářejí a ničí.

Poslední scénář soudného dne na tomto seznamu je možná nejvíce znepokojivý, protože už by se na nás mohl valit a my bychom to nevěděli, dokud nezasáhne. Říká se tomu rozpad falešného vakua, nebo lidověji Big Slurp.

Je to zákon fyziky, že systém se přirozeně pokusí stát stabilní. K tomu se pohybuje ze stavu vysoké energie do stavu s nižší energií, dokud se nestabilizuje do svého nejnižšího možného energetického stavu. U kvantových polí je to známé jako stav vakua.

Předpokládá se, že všechna známá kvantová pole jsou ve svých stabilních stavech vakua – kromě jednoho: Higgsova pole. Zdá se, že je ve stavu falešného vakua, což znamená, že se v současné době jeví jako stabilní, ale předpokládá se, že nebude ve stavu s nejnižší energií.

To se ale mohlo bez varování změnit. Doslova každou vteřinu by Higgsovo pole mohlo náhle sklouznout do stavu s nižší energií, čímž by se v tomto procesu odebral obrovský kus (ne-li celý) vesmíru.

Stačilo by, aby se jeden maličký bod ve vesmíru zhroutil do tohoto stavu s nižší energií, což by vyslalo bublinu rozpadu vakua expandující směrem ven rychlostí světla. Pohybovali jsme se tak rychle, že jsme to ani nemohli vidět přicházet, dokud stěna té bubliny nenarazila na Zemi.

Co se stane, když jsme uvnitř této bubliny? Nikdo si není jistý, ale pravděpodobně to přepíše přírodní zákony. Existuje šance, že by život mohl být možný podle této nové fyziky – ale vesmír by mohl být tak úplně jiný, že si to ani nedokážeme představit. V nejhorším případě je veškerá hmota zničena.

Pokud se dá najít dobrá zpráva, pak ta, že je v té myšlence hodně nejistoty. Některé modely předpovídají, že falešný rozpad vakua pravděpodobně nenastane po mnoho miliard let, nebo že je to zcela nemožné. Jiní naznačují, že se to mělo stát již nyní, což naznačuje, že náš současný vesmír může být ve skutečnosti tou podivnou novou fyzikou uvnitř bubliny.

Higgsovo pole by také mohlo být stabilnější, než si připisujeme. Bylo to ostatně potvrzeno teprve relativně nedávno objevem Higgsova bosonu, takže zbývá ještě mnoho, co se můžeme naučit dalším studiem.

Nebo možná bublina falešného vakua právě pohltila Slunce a bude tu za osm minut.