จุดจบของเอกภพ: แข็งตัว ฉีกขาด หรือยุบตัว
The fate of the universe
อัปเดตล่าสุด
เอกภพเริ่มต้นจากบิกแบง แล้วจะจบลงอย่างไร คำตอบขึ้นกับว่าพลังงานมืดทำตัวอย่างไรในอนาคต ฉากที่น่าจะเป็นที่สุดคือเอกภพขยายตัวไปเรื่อย ๆ จนดาวดับหมด แต่ก็ยังมีความเป็นไปได้อื่นที่น่าตื่นเต้นกว่า
ก่อนปี ค.ศ. 1998 นักจักรวาลวิทยาคิดว่าชะตาของเอกภพขึ้นกับความหนาแน่นของสสารเพียงอย่างเดียว ถ้าสสารมากพอ แรงโน้มถ่วงจะหยุดการขยายตัวแล้วดึงทุกอย่างกลับมายุบรวมกัน ถ้าน้อยเกินไป เอกภพจะขยายต่อไปตลอด แต่การค้นพบพลังงานมืดเปลี่ยนภาพนี้ไปทั้งหมด
ฉากที่หนึ่ง: บิกฟรีซ (น่าจะเป็นที่สุด)
ถ้าพลังงานมืดคือค่าคงที่จักรวาลที่ไม่เปลี่ยนแปลง เอกภพจะขยายตัวเร่งขึ้นตลอดไป ลำดับเหตุการณ์ในอนาคตไกลประมาณได้ดังนี้
- ราว 4,500 ล้านปี ทางช้างเผือกชนและรวมกับดาราจักรแอนดรอเมดา
- ราว 1 แสนล้านปี ดาราจักรนอกกลุ่มท้องถิ่นถอยห่างพ้นขอบฟ้าที่เราจะเห็นได้ ผู้สังเกตในอนาคตจะเห็นเพียงดาราจักรที่รวมกันเป็นก้อนเดียว และอาจไม่มีทางรู้เลยว่าเอกภพกำลังขยายตัว
- ราว 1 ล้านล้านถึง 100 ล้านล้านปี แก๊สสำหรับสร้างดาวหมด ดาวแคระแดงดวงสุดท้ายดับลง เอกภพมืดลง เหลือแต่ดาวแคระขาว ดาวนิวตรอน และหลุมดำ
- ราว 10¹⁰⁰ ปี แม้แต่หลุมดำมวลยวดยิ่งก็ระเหยหมดด้วยรังสีฮอว์คิง เอกภพเหลือเพียงอนุภาคเบาบางและรังสีพลังงานต่ำ อุณหภูมิเข้าใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ เรียกว่าความตายเชิงความร้อน
ฉากที่สอง: บิกริป
พลังงานมืดอธิบายได้ด้วยพารามิเตอร์
ฉากที่สาม: บิกครันช์
ถ้าพลังงานมืดอ่อนลงตามเวลา หรือกลับเครื่องหมาย แรงโน้มถ่วงของสสารอาจกลับมาชนะ การขยายตัวจะหยุดแล้วกลับทิศ เอกภพจะยุบตัวกลับเป็นสภาพร้อนและหนาแน่น คล้ายบิกแบงย้อนหลัง บางแนวคิดเสนอว่าเอกภพอาจเด้งกลับมาเกิดใหม่เป็นวัฏจักร ผลการสำรวจของ DESI ในปี ค.ศ. 2024 และ 2025 แสดงสัญญาณว่าพลังงานมืดอาจกำลังอ่อนลงตามเวลา แต่ยังไม่มากพอจะสรุปได้ ทำให้คำถามนี้กลับมาเป็นที่สนใจอีกครั้ง
ฉากที่สี่: การสลายตัวของสุญญากาศ
ถ้าสุญญากาศของเอกภพเราไม่ใช่สถานะพลังงานต่ำที่สุดจริง ฟองของสุญญากาศที่เสถียรกว่าอาจเกิดขึ้นที่ใดที่หนึ่ง แล้วขยายออกด้วยความเร็วเกือบเท่าแสง เปลี่ยนกฎฟิสิกส์ภายในฟองไปทั้งหมด ค่ามวลของฮิกส์โบซอนและท็อปควาร์กที่วัดได้บอกว่าสุญญากาศของเราอาจอยู่ในสภาพกึ่งเสถียร แต่ถ้าจะเกิด ก็น่าจะใช้เวลานานกว่าอายุเอกภพปัจจุบันอย่างมหาศาล
คำศัพท์ในบทความนี้
- Big Freezeบิกฟรีซ
- Big Ripบิ๊กริป
- Big Crunchบิ๊กครันช์
- heat death of the universeความตายทางความร้อนของเอกภพ
- dark energyพลังงานมืด
- cosmological event horizonขอบฟ้าเหตุการณ์ของจักรวาล
บทความที่เกี่ยวข้อง
- พลังงานมืดสิ่งลึกลับที่ทำให้การขยายตัวของเอกภพเร่งขึ้น และเป็นองค์ประกอบใหญ่ที่สุดของเอกภพ ราวสองในสาม
- ค่าคงที่จักรวาล: ความผิดพลาดครั้งใหญ่ที่กลายเป็นคำตอบไอน์สไตน์เพิ่มพจน์หนึ่งลงในสมการเพื่อให้เอกภพหยุดนิ่ง แล้วเรียกมันว่าความผิดพลาดครั้งใหญ่ที่สุดในชีวิตเมื่อพบว่าเอกภพขยายตัว แต่ 70 ปีต่อมา พจน์นี้กลับมาเป็นคำอธิบายที่ดีที่สุดของพลังงานมืด
- สมการฟรีดมันน์และรูปร่างของเอกภพสมการไม่กี่บรรทัดจากสัมพัทธภาพทั่วไปบอกว่าเอกภพขยายตัวอย่างไรตามสิ่งที่บรรจุอยู่ภายใน ทั้งสสาร รังสี และพลังงานมืด และบอกด้วยว่าอวกาศโค้งหรือแบน คำตอบจากการสังเกตคือเอกภพแบนอย่างน่าประหลาด
- รังสีฮอว์คิง: หลุมดำก็ระเหยได้ในปี ค.ศ. 1974 สตีเฟน ฮอว์คิง พบว่าเมื่อรวมกลศาสตร์ควอนตัมเข้าไป หลุมดำไม่ได้ดำสนิท แต่แผ่รังสีออกมาเหมือนวัตถุที่มีอุณหภูมิ และจะค่อย ๆ ระเหยหายไปในเวลาที่ยาวนานเกินจินตนาการ
- มวลกำหนดชะตาดาว: ความส่องสว่างและอายุของดาวฤกษ์ดาวที่หนักกว่าดวงอาทิตย์สิบเท่าไม่ได้สว่างกว่าสิบเท่า แต่สว่างกว่าหลายพันเท่า และหมดอายุเร็วกว่าหลายร้อยเท่า ความสัมพันธ์ระหว่างมวลกับความส่องสว่างอธิบายได้ว่าทำไมดาวยักษ์อายุสั้นและดาวแคระแดงแทบเป็นอมตะ