จักรวาลเร่งคืออะไร?

เมื่อมีคนมองขึ้นไปบนท้องฟ้ายามค่ำคืนที่ทันสมัยดวงดาวที่เขาหรือเธอเห็นนั้นแตกต่างจากที่มันมองมาหลายพันปีก่อน เนื่องจากดาวทุกดวงที่มองเห็นได้จากโลกกำลังเคลื่อนตัวออกจากโลก การวิจัยแสดงให้เห็นว่าระบบสุริยะของเราเป็นส่วนหนึ่งของเอกภพที่เร่งตัวซึ่งดาวทุกดวงกำลังเดินทางออกจากจุดศูนย์กลางด้วยอัตราความเร็วที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ

ในปี ค.ศ. 1920 นักฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์ได้ถกเถียงทฤษฎีบิ๊กแบง แนวคิดนี้กำหนดเงื่อนไขว่าสสารทั้งหมดในเอกภพนั้นมีอยู่ในรูปแบบเดียวที่มีความเข้มข้นสูงซึ่งขยายออกไปด้านนอกเพื่อสร้างจักรวาลในเหตุการณ์ที่เรียกว่าบิกแบง คำถามของการขยายตัวเริ่มต้นนี้สิ้นสุดลงหรือกำลังดำเนินอยู่นั้นยังไม่ได้รับคำตอบอย่างชัดเจนในเวลานั้น จากนั้นในปี 1929 นักดาราศาสตร์เอ็ดวินฮับเบิลตอบคำถามนี้เมื่อเขาพัฒนาวิธีการวัดการเคลื่อนที่ของดาวโดยการวิเคราะห์สเปกตรัมของแสงที่เปล่งออกมา

ฮับเบิลสังเกตการเปลี่ยนแปลงสีแดง - หรือการเปลี่ยนแปลงของแสงสีแดงที่ดาวมอบให้ - ในการวิเคราะห์สเปกตรัมของเขาซึ่งบ่งชี้ว่าดาวเคลื่อนตัวออกจากระบบสุริยะในอัตราที่เพิ่มขึ้น ในทางกลับกันการกะสีน้ำเงินหมายถึงว่าดาวกำลังเคลื่อนที่เข้ามาใกล้โลกมากขึ้น การวิเคราะห์ของเขาแสดงให้เห็นว่าไม่เพียง แต่ดาวทุกดวงจะเร่งห่างจากดวงอาทิตย์ แต่ยิ่งไกลออกไปจากดวงดาวมากเท่าไหร่ก็ยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น การวิจัยครั้งต่อมาแสดงให้เห็นว่านี่ไม่ได้เป็นเอกลักษณ์ของดวงดาวรอบโลก แต่ดาวทุกดวงในเอกภพที่สังเกตได้รวมถึงดวงอาทิตย์กำลังเร่งห่างจากจุดศูนย์กลาง พฤติกรรมของดาวฤกษ์ที่เร่งออกไปข้างนอกทำให้นักวิทยาศาสตร์อธิบายว่าเราเป็นเอกภพที่เร่งตัวขึ้น

มีแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ที่เด่นชัดสองประการเกี่ยวกับพฤติกรรมของจักรวาลเร่ง หนึ่งคือมันเป็นไปตามรูปแบบการสั่น ทฤษฎีนี้บอกว่าจักรวาลเริ่มขยายออกไปด้านนอกหลังจากบิกแบง แต่จะชะลอตัวลงเมื่อแรงโน้มถ่วงของเอกภพแซงหน้าโมเมนตัมของการเร่งความเร็ว จากนั้นการเคลื่อนไหวออกไปด้านนอกจะหยุดลงและสสารทั้งหมดในจักรวาลจะเริ่มถูกดึงกลับเข้าหาศูนย์กลาง ในสิ่งที่เรียกว่า Big Crunch สสารทั้งหมดในเอกภพในที่สุดจะควบแน่นกลับคืนสู่สถานะที่มีความเข้มข้นสูงเช่นเดียวกับก่อนบิกแบง

ความคิดอื่น ๆ เกี่ยวกับชะตากรรมของเอกภพที่เร่งเร้านั้นเป็นที่รู้จักกันในนามการขยายตัวแบบไม่ จำกัด ซึ่งทฤษฏีการเคลื่อนไหวของบิ๊กแบงก็ไม่มีวันสิ้นสุด กล่าวอีกนัยหนึ่งสสารทั้งหมดในจักรวาลจะขยายออกไปด้านนอกตลอดเวลาและจะไม่ถูกดึงกลับด้วยแรงโน้มถ่วง ผู้เสนอและบางคนกำลังศึกษาโมเดลบิกแบงเชื่อว่านี่เป็นเพราะบางส่วนเรียกว่าพลังงานมืด แม้ว่าธรรมชาติและกลไกของพลังงานลึกลับนี้ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่ามันเป็นสาเหตุให้ดาวและสสารระหว่างดวงดาวอื่น ๆ เร่งและหนีแรงโน้มถ่วงเฉื่อยอย่างต่อเนื่อง