Profesor Henri Taj sa Sveučilišta Cornell jedan je od teorijskih fizičara koji pokušavaju predvidjeti konačnu sudbinu svemira. Koristeći najnovija astronomska opažanja, Taj i njegov tim kreirali su detaljne simulacije kozmosa i zatim „pokrenuli sat unaprijed“, za milijarde godina, kako bi vidjeli što bi nas moglo čekati.

Sve počinje Velikim praskom, koji je stvorio svemir prije 13,8 milijardi godina. Od tada se prostor neprestano širi, udaljavajući galaksije sve više jedne od drugih. Znanstvenici su dugo vjerovali da će se to širenje s vremenom usporiti, kada svemir „potroši snagu“, i da će doći do jednog od dva glavna scenarija:

• Veliko sažimanje – Širenje bi se zaustavilo, a gravitacija bi prevladala, počevši sabijati sve natrag dok se cijeli kozmos ne uruši u samoga sebe.

• Veliko zamrzavanje – Širenje bi se nastavilo zauvijek, galaksije bi se međusobno udaljile, zvijezde bi se ugasile, a svemir bi ostao hladan i prazan.

No krajem devedesetih godina astronomi su otkrili da se svemir zapravo ne usporava, već da se njegovo širenje ubrzava. Nešto ga gura sve brže od sebe. Budući da nisu znali što, znanstvenici su taj misteriozni fenomen nazvali tamna energija.

„Oko 70% sadržaja svemira danas čini tamna energija,“ objašnjava Taj za BBC Science Focus.

Znanstvenici još uvijek ne znaju točno što je tamna energija, ali vodeća teorija kaže da je ona povezana s osnovnim svojstvima praznog prostora. U matematičkim modelima svemira to se izražava kroz kozmološku konstantu – vrijednost koja opisuje energiju prostora čak i kada djeluje potpuno prazan.

Tamna energija možda nije „konstantna“

Novija istraživanja pokazuju da tamna energija možda nije stalna. Projekti Dark Energy Survey (DES) i Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) godinama su mjerili položaje milijuna galaksija i izradili trodimenzionalne karte svemira. Analizom tih podataka astronomi traže tragove koje tamna energija ostavlja za sobom.

Rezultati oba istraživanja ukazuju na to da se tamna energija mijenja tijekom vremena. To znači da kozmološka konstanta možda nije toliko konstantna – ili da postoji neki drugi faktor koji utječe na svemir.

Nova teorija – aksioni i kraj svemira

Kako bi objasnili te promjene, Taj i njegov tim razvili su novu teoriju: da je za širenje svemira djelomično odgovorna i čestica poznata kao aksion.

„Najjednostavnije je pretpostaviti da tamna energija u potpunosti potječe od kozmološke konstante,“ kaže Taj, „ali čini se da to nije slučaj.“

Aksioni su još uvijek teorijske čestice, jer vrlo slabo reagiraju s običnom materijom – gotovo isključivo putem gravitacije – pa ih je iznimno teško otkriti.

Prema njihovoj teoriji, kozmološka konstanta jest stalna, ali aksioni također djeluju, pridonoseći širenju svemira. U ranim fazama svemira aksioni su dominirali, ali kako se prostor širio, njihova se gustoća smanjivala – što objašnjava zašto tamna energija izgleda kao da se mijenja kroz vrijeme.

Tajev tim također predlaže da kozmološka konstanta nije pozitivna (kako se obično smatra), već negativna, što znači da zapravo pokušava sve ponovno privući. Kada aksioni postanu previše raspršeni, ta „negativna“ konstanta preuzima i započinje proces skupljanja svemira.

„Prema našem modelu, svemir se i dalje širi ubrzano,“ objašnjava dr Hoang Njan iz Donostia centra za fiziku. „Ali širenje će se usporavati kada započne tzv. faza sažimanja, što bi se moglo dogoditi za oko 11 milijardi godina, a nakon toga bi uslijedio Veliki kolaps otprilike osam milijardi godina kasnije.“

„Nažalost, naš model ne može predvidjeti što se događa poslije kolapsa,“ dodaje on.

Poslije kraja – novi početak?

Kada se sve ponovno sabije u jedan beskonačno gust točkasti prostor, zakoni kvantne fizike postaju jednako važni kao i zakoni gravitacije. No znanstvenici još uvijek ne znaju kako spojiti kvantnu mehaniku i teoriju relativnosti u jedinstven model. Bez toga, nemoguće je točno predvidjeti što slijedi.

Ono što znamo jest da se posljednji put, kada je sve bilo skupljeno na jednom mjestu, dogodio Veliki prasak.

Neki kozmolozi zato smatraju da bi Veliko sažimanje moglo dovesti do novog Velikog praska – tzv. Velikog odskoka. Po toj ideji, svemir se stalno ponavlja: rađa se, širi, kolabira i ponovno rađa iz pepela.

Ta je teorija privlačna jer objašnjava i kako bi svemir mogao završiti i kako je možda počeo. No istina je da vjerojatno nikada nećemo saznati sa sigurnošću kakva je sudbina našeg svemira.

„Mi možemo predvidjeti kraj svemira,“ kaže Taj, „ali točan način na koji će se završiti i dalje je otvoreno pitanje – baš kao što možemo predvidjeti životni vijek čovjeka, ali ne i okolnosti njegove smrti.“