Big Crunch-hypotesen hävdar att universums nuvarande expansion så småningom kommer att stanna och vända, och dra ihop all materia tillbaka till en oändligt het, tät punkt – en singularitet – som potentiellt utlöser en ny cykel av kosmisk födelse.
För cirka 13,8 miljarder år sedan var allt av rum, tid, materia och energi begränsade till en singularitet. Den expanderade explosivt och kyldes från en initial temperatur som skulle överstiga 10 32 K till ~3000°C som gjorde att protoner och elektroner kunde kombineras till väte och helium inom ~300 000 år.
Tidiga fluktuationer i densitet, inte större än en del av 100 000, skapade den storskaliga strukturen vi observerar idag:galaxer, kluster och det kosmiska nätet.
EdwinHubbles observationer från 1929 av rödförskjutet ljus från avlägsna galaxer fastställde att universum expanderar. Ju längre en galax är, desto snabbare drar den tillbaka – Hubbles lag:v=H0 d . Upptäckten av den kosmiska mikrovågsbakgrunden 1965 gav en ögonblicksbild av universum vid 380 000 år gammalt, vilket bekräftar Big Bang-modellen.
Tre geometrier uppstår från universums totala densitet (Ω):
Mätningar från Planck-satelliten indikerar Ω≈1,00±0,005, vilket gynnar ett platt eller något öppet universum, även om osäkerheter kvarstår.
Expansionen drivs av den initiala kinetiska energin från Big Bang, medan gravitationen drar samman materia. Den kritiska densiteten, ρc , separerar öppna från slutna universum. Förhållandet Ω=ρ/ρc bestämmer ödet:
Observationer av avlägsna TypeIa-supernovor 1998 avslöjade att universums expansion accelererar, inte saktar ner. Denna acceleration tillskrivs mörk energi, som utgör ~73% av den kosmiska energibudgeten, jämfört med 23% mörk materia och 4% vanlig baryonisk materia (Brecher, 2004).
Mörk energi utövar ett frånstötande tryck (den kosmologiska konstanten, Λ), vilket motverkar gravitationen. Om mörk energi dominerar kan inte ett slutet universum bildas; kosmos kommer att expandera för evigt, potentiellt nå ett scenario med värmedöd.
Skulle Ω överskrida det kritiska värdet skulle gravitationskollaps uppstå. Galaxer skulle smälta samman till en enda supergalax; stjärnor skulle antändas och dö, svarta hål skulle smälta samman till en gigantisk singularitet. Teoretiskt sett skulle denna singularitet kunna "studsa" – Big Bounce – och initiera en ny Big Bang och en ny kosmisk cykel.
Alternativa modeller av Steinhardt &Turok (2002) föreslår att mörk energi driver universum mot en fas där den delar sig i flera, kausalt frånkopplade regioner, som var och en genomgår sin egen Big Bang, och därigenom undviker en singulär kollaps.
1. Big Crunch: Kollapsa till en singularitet.
2. Big Rip: Accelererad expansion river isär alla strukturer.
3. Stor frysning (värmedöd): Oändlig expansion stoppar stjärnbildningen; universum blir kallt och mörkt.
Aktuella observationer gynnar en accelererande expansion dominerad av mörk energi, vilket gör en Big Crunch osannolik. Men osäkerheter i mörk energis natur gör att debatten fortsätter.
The Big Bounce är en spekulativ mekanism där ett kollapsande universum återhämtar sig, skapar en ny Big Bang och återställer den kosmiska cykeln.
