בדיקת SuperNova / Acceleration, SNAP. קרדיט תמונה: מעבדת ברקלי לחץ לצורך הגדלה
האזינו לראיון: גורל היקום (6.2 MB)
או הירשם לפודקאסט: universetoday.com/audio.xml
פרייזר קיין: האם אתה יכול לפרוש את שני הגורל שעשוי לחכות ליקום שלנו?
אריק לינדר: ובכן, התמונה שלנו על גורל היקום באמת השתנתה באופן דרמטי ב 5-10 השנים האחרונות. פעם חשבנו שזה פשוט למדי, זה היה רק עניין של כמה תוכן יש ביקום, כמה חומר יש. אם היה מספיק חומר, האטרקציה הכבידה הייתה גורמת ליקום האטה בהתפשטותו הנוכחית, ובעצם להתמוטט מחדש ויהיה לנו מה שיש אנשים שקוראים ללהיט גדול כדי לסיים את היקום שלנו. ואם לא היה מספיק חומר, לא היה מספיק כוח משיכה כדי להאט את ההתפשטות הנוכחית וזה פשוט היה מתפזר יותר ויותר - מקום קר יותר ובודד יותר לחיות בו. בשנת 1998, שתי קבוצות המדענים גילו כי מאוד התרחשות ביזארית שהתרחבות היקום לא האטה באופן דרמטי ואף לא בהדרגה, תחת חומרת העניין ביקום, אלא היא האיצה. זה היה מאיץ. כמו כאילו זרקת בייסבול באוויר אתה יודע שבסופו של דבר הוא יאט, יגיע לשיא ובדרך כלל יירד חזרה לכדור הארץ. אם תזרוק את זה מספיק חזק, זה יימשך למסלול. אבל כאן היקום השליך בייסבול באוויר, ועכשיו אותו בייסבול מואץ מהר יותר ויותר. אז זה תמה את המדענים לחלוטין, והיה מנוגד לחלוטין למה שציפינו. תחת תמונה חדשה זו, גורל היקום נראה כאילו הוא הולך להתרחב לנצח נצחים, להיות קר יותר, מפוזר יותר, האטומים יתפשטו יותר ויותר, המרחק בין הגלקסיות יגדל. יהיה לנו גורל היקום הזה המכונה לעיתים "מוות החום", שבו הכל פשוט נהיה קר מאוד וחסר תנועה ומבודד אחד מהשני.
אבל זה תלוי במה שגורם להאצה הזו. זו התעלומה הגדולה. יתכן שהפיזיקה שנותנת לנו את ההאצה הזו עלולה לפתע לפתע, ובמקרה שנחזור לתמונה הקודמת יותר בה היקום עשוי לקרוס. או שזה יכול לעשות משהו ביזארי לחלוטין ואנחנו לא יודעים. אז זו שאלה גדולה שאנחנו רוצים לברר. מה גורלו של היקום, אבל לנסות להבין, מה הפיזיקה בתאוצה זו.
פרייזר: מדוע השאלה הזו לא נענתה עד כה? האם לא הספקנו להסתכל מספיק טוב על הסופרנובות?
לינדר: צודק, כאמור, האצת ההתרחבות הזו התגלתה רק בשנת 1998. ואנשים לא ישבו על הידיים, הם ניסו לענות על שאלה זו בלהט רב. על ידי קבלת סופרנובות נוספות אנו יכולים להשתמש בכוכבים המתפוצצים האלה כמו די זיקוקים ביקום. אם אנו יודעים כי הזיקוקים תמיד עוברים באותה אנרגיה, באותה בהירות, אנו יכולים לדעת עד כמה הם רחוקים עד כמה הם נראים לנו בהירים כיום. וכך אנו זקוקים ליותר מהסופרנובות הללו, ואנחנו זקוקים ליותר ויותר רחוקים, כך שנוכל למפות את תולדות היקום; התפשטות היקום לאורך זמן רב יותר. ואנשים עושים זאת בהדרגה. יש כמה פרויקטים גדולים מאוד עם טלסקופים על הקרקע שמנסים להשיג מה שהיו רק עשרות סופרנובות, עכשיו אנו מנסים להשיג מאות סופרנובות. אך בסופו של דבר, כדי לענות באמת על שאלות יסודיות אלה, אנו זקוקים לאלפי סופרנובות במרחקים גדולים. כדי להשיג זאת, אנו זקוקים לתצפיות מהחלל, ולכן כרגע יש לנו טלסקופ חלל אחד - טלסקופ החלל האבל - שמתאים לתצפיות מסוג זה, והוא עושה עבודה נהדרת. זה רואה את הסופרנובות הרחוקות ביותר שטרם גילינו; בערך 10 מיליארד שנים בחלל ההיסטוריה של החלל, אך הוא יכול לראות אותם רק אחד אחד. וכך, מה שהציעו מדענים הוא שנבנה מצפה כוכבים חדש, טלסקופ חדש בחלל, שנקרא SNAP (Supernova Acceleration Probe), וזה יוכל להשיג אלפי סופרנובות ביעילות רבה, במהירות רבה, לראות אותם קלושים מאוד עמוק ביותר. וזה באמת תפס את דמיונה של קהילת המדע. היו מספר המלצות מהאקדמיה הלאומית למדעים, מארגונים מקצועיים שונים, שמצפה כוכבים כזה יתברר: מהי הפיזיקה המסתורית הזו שגורמת להאצה יוצאת דופן לחלוטין שפועלת כנגד כוח הכובד? אז יש כמעט גרסה דוחה של כוח הכבידה שבאמת תכתוב מחדש את כל ספרי הלימוד לפיזיקה. אז הרבה אנשים חושבים שאנחנו באמת צריכים להתקדם עם התצפיות האלה, תצפיות מדויקות ועוד הרבה תצפיות, כמו שדיברת עליהן. אנחנו רק צריכים לשפר את הנתונים שכבר יש לנו, והטכנולוגיה מספיק טובה שנוכל לצאת ולעשות זאת. זה רק מחייב אותנו לשבת ולבנות את הדבר, ולהפעיל אותו ולנסות לברר את התשובות האלה.
פרייזר: עכשיו שמעתי לא מעט הצעות למה יכולה להיות האנרגיה האפלה הזו. אילו סוגים של דברים היית מחפש בתצפיות שלך שיכולים אולי למפות כנגד כמה מהתיאוריות שהועלו?
לינדר: אז סבא של כל מושגי האנרגיה האפלה הובא על ידי אלברט אינשטיין כל הדרך חזרה בשנת 1917, מה שהוא כינה הקבוע הקוסמולוגי. וזה לא הסכים עם התצפיות באותה תקופה, ולכן זה נכנס לפנסיה לזמן מה. ומדי כמה עשורים, מדענים החזירו את זה ואמרו, אולי זה יכול להסביר כמה תצפיות אחרות שעשינו. ואז זה חוזר לפנסיה כי זה לא ממש מתאים. אבל עכשיו נראה שזה יכול להיות הזמן שלה להחזיר את איינשטיין את התפיסה הזו בת 90 שנה, מכיוון שהיא יכולה לתת את ההאצה הזו להתפשטות היקום. זו תמונה מאוד פשוטה לאיך אתה יכול להשיג את ההאצה הזו, אבל זה לא פותר הכל. ישנם כמה היבטים תמוהים מאוד בזה. מה שהייתם חושבים אם הייתם עושים כמה חישובים תמימים זה שהוא צריך להאיץ את היקום, אבל היה צריך להתחיל להאיץ את היקום כל הדרך חזרה מהרגע הראשון של הזמן, ולא היה לנו את היקום שאנחנו רואים היום אם זה היה קורה . למעשה, לא היינו יכולים להשיג כוכבים וגלקסיות ואת המבנה שאנו רואים ביקום. ולכן מסיבה כלשהי צריך להיות הרבה יותר חלש ממה שהיינו חושבים כערכו הטבעי. אז יתכן שזו התשובה, אך איננו מבינים מדוע היא כה חלשה, יחסית למה שאנחנו חושבים שהיא צריכה להיות. כדי לעקוף את זה אנשים מציגים רעיונות אחרים אלה, רעיון זה של שמיעה או חומר 5 ליקום בו הוא פועל כמו הקבוע הקוסמולוגי, אך הוא משתנה בזמן וכך הוא יכול להתחיל חלש מאוד ועכשיו היום זה יכול להיות שולט בהתפשטות היקום. וכך זה רעיון אטרקטיבי, אבל לאף אחד אין באמת מושג בסיסי ראשוני כיצד לגרום לו לעבוד בדיוק. כרגע זה מושג אבל הפרטים לא הוכנו כיצד הוא נובע מהפיזיקה. אז זה דבר נוסף שאנחנו יכולים להתעניין בו מאוד. אפשרות נוספת היא הדרך בה ניתחנו את הנתונים, ואמרנו, ובכן, כוח הכבידה הוא כוח אטרקטיבי, זה ניתן על ידי התיאוריה של אינשטיין של היחסות הכללית. אולי שם נשבר משהו. אולי מה שאנחנו רואים הוא פירוט בתורת הכובד כפי שאנו מבינים אותה. אנשים המציאו רעיונות הכרוכים בממדים נוספים למשל. במקום רק שלושה ממדים בחלל, יתכנו ממדים מעטים נוספים בחלל, וכוח הכבידה הוא סוג של דליפה החוצה אל הממד הנוסף הזה בחלל וזה הופך אותו לחלש יותר וזה יפעל בניגוד לכוח הכבידה וייתן לנו תאוצה . אז יש לנו את כל האפשרויות המרגשות להפליא לאופן בו הפיזיקה עשויה להשתנות ואנחנו לא יודעים מי הן. ולכן מה שאנו זקוקים לו הם התצפיות המפורטות הללו על מיפוי התפשטות היקום, למשל דרך סופרנובות, הכוכבים המתפוצצים האלה - ויש גם שיטות אחרות - באמת לנסות ולהחליט, כיצד נכתוב מחדש את ספרי הלימוד לפיזיקה ; לאיזה כיוון עלינו להתחיל למחוק דברים ולכתוב דברים חדשים. אז, זה מרגש להפליא עבור מדענים שיש להם חידות שמתמודדות כאלו.
פרייזר: מתי המשימות הללו מתוכננות להשקה? מתי עליהם להיות מבצעיים?
לינדר: אז נאס"א ומשרד האנרגיה האמריקני סיכמו לעבוד יחד כדי להכניס משימה למסלול. השם הכללי עבורה נקרא משימת האנרגיה האפלה המשותפת. וכעת ישנם מחקרים על איך ניתן לעצב טלסקופ חלל כזה. ואנחנו מקווים שאם מספיק ציבור יגלה עניין חזק, והחברות המקצועיות - כמו האקדמיות הלאומיות למדעים שהמליצו על משימה כזו. אם הם ימשיכו לתמוך בזה, אנו מקווים שנוכל להתקדם ולהשיק אותה תוך 6-7 שנים. אז יתכן מאוד שהתלמידים בבית הספר יכירו עכשיו את התשובות לדברים בעוד 6-7 שנים, כי נכון לעכשיו לאף מדען מקצועי אין מושג מה התשובה. אז זה תמיד מרגש מאוד להיות מסוגל לספר לתלמידים, ולהיות מסוגל לומר לציבור: אתה הולך לדעת דברים 6-7 שנים מעכשיו שאין לנו מושג מה התשובה כרגע. אתה תהיה חכם בעוד 6 או 7 שנים מכפי שאנחנו כרגע. אז זה באמת מאמץ מרגש להיות באמצע.
פרייזר: ואם הייתה לך את הדרך שלך, האם זה יהיה מוות חם לוהט, או מוות קפוא קר?
לינדר: אני חושב שהעיקר שהייתי רוצה זה להיות רחוק. אז אנחנו יודעים שקצוות היקום לא יהיו לפחות עשרות מיליארדי שנים לפחות - בערך משך הזמן שכבר היה לנו ביקום - כך שזה לא דבר שאנחנו צריכים לדאוג אליו בן לילה, אבל אני לא יודע מה יהיה הפיתרון הטוב ביותר. אפשר לטעון שמשהו כמו התהפכות של תורת הכובד של איינשטיין ופשוט מסגרת חדשה לחלוטין של פיזיקה, וטריטוריה חדשה לבחינה. זו עשויה להיות התוצאה המרגשת ביותר שבה יתכן שיש לך כל מיני אפשרויות שונות. אבל כפי שאתה מרמז, גורל היקום שבאמת תופס את הדמיון שלנו, של כולם, מהמדענים ועד ילדי בית הספר.
