Гибель Вселенной — как и когда это будет происходить
Существует множество мнений на этот счет, но недавно физик-теоретик из Университета штата Иллинойс сделал важное заявление. Его расчеты говорят о том, что последним событием во Вселенной станут взрывы черных карликов. Сверхновые черные карлики приведут к так называемой «тепловой смерти». Но не волнуйтесь, к тому времени нас уже давно не будет, ведь Землю поглотит разросшееся до невиданных ранее масштабов Солнце.
Как зарождалась Вселенная — короткий экскурс
Принято считать, что точкой отсчета является Большой взрыв: около 13,7 миллиарда лет назад все вещество находилось в одной точке нулевого размера. Эта субстанция имела бесконечную плотность и температуру, после чего началось ее расширение.
Сперва появились элементарные частицы, которые дали жизнь протонам и нейтронам, которые в свою очередь стали основной ядер легких изотопов. До появления первых звезд с момента Большого взрыва прошло не менее 550 миллионов лет, затем они начали собираться в галактики.
Если говорить о Солнечной системе, то она начала формироваться только спустя 9 миллиардов лет после Большого взрыва. Фрагменты одного из газопылевых облаков в разных его частях начали сжиматься, формируя шарообразные объекты. Затем центральная часть зажглась, став Солнцем, а остальные элементы превратились в планеты. Сейчас Солнечная система находится в стабильном состоянии — когда этот баланс нарушится, сказать сложно.
К примеру, по подсчетам ученых, спустя 2,5 миллиарда лет от сегодняшнего дня Млечный путь и Галактика Андромеды столкнутся, но увидеть это мы не сможем. Почему? Примерно через миллиард лет наше светило совсем немного увеличится в размерах, но этого окажется достаточно, чтобы выжечь все живое на Земле.
Само Солнце просуществует еще миллиарды лет и постоянно расширяясь, расходуя запасы водородного топлива, в конце своего пути оно увеличится в 250 – 300 раз относительно нынешних габаритов. До схлопывания в белый карлик звезда успеет поглотить Землю — ориентировочно это событие произойдет через 7,5 млрд лет.
Настанет эпоха догорания, когда Солнце, уменьшившись в несколько раз, еще миллиарды лет будет выглядеть как крохотное белое светило. Постепенно остывая, оно превратится в черного карлика, но станет ли оно сверхновой? Пока точного ответа нет.
Источник
Когда вселенная перестанет расширятся
Какая судьба ждет нашу Вселенную? Что с ней происходит сейчас? Есть ли на других планетах жизнь? Накануне Дня космонавтики делимся с вами несколькими любопытными гипотезами ученых и ответами на волнующие вопросы о нашей Вселенной из энциклопедии «Как работает наука».
Чем все закончится?
Точная судьба Вселенной остается неизвестной. Ученые постоянно спорят, что случится с ней в будущем. Возможно, Вселенная сколлапсирует и перестанет существовать, и тогда произойдет новый Большой взрыв. Возможно, она остынет и остановится. А может, она погибнет неожиданно и окончательно или, напротив, будет бесконечно расширяться.
Несколько сценариев развития Вселенной
Большое сжатие
Некоторые космологи считают, что со временем воздействие темной энергии ослабеет и гравитация возьмет верх, после чего Вселенная перестанет расширяться и начнет сжиматься. Спустя триллионы лет галактики столкнутся. Температура Вселенной возрастет до такой степени, что звезды начнут взрываться. Атомы распадутся, и образовавшаяся огромная черная дыра поглотит все, включая саму себя. Некоторые ученые считают, что из-за столкновения частиц друг с другом произойдет второй Большой взрыв — Большой отскок.
Большое замерзание
Теория Большого замерзания, или тепловой смерти Вселенной, предполагает, что Вселенная продолжит расширяться до тех пор, пока вся материя и энергия не будут в ней распределены равномерно. В результате концентрации энергии будет недостаточно для образования новых звезд. Температура упадет до абсолютного нуля, звезды погаснут, а вслед за ними и вся Вселенная.
Большой разрыв
В сценарии под названием Большой разрыв Вселенная со временем просто разорвется. Если пространство между галактиками заполнено темной энергией, которая противостоит гравитации, то Вселенная будет расширяться все быстрее и быстрее, пока скорость расширения не достигнет скорости света. Гравитация больше не сможет удерживать материю, и все во Вселенной, даже галактики, черные дыры и пространство-время, просто разорвется.
Большое поглощение
Теория Большого поглощения оперирует такими понятиями, как бозон Хиггса и поле Хиггса (нечто вроде электромагнитного поля, существующего повсюду), которое еще не достигло состояния наименьшей энергии или «вакуума».
Достигнув состояния истинного вакуума, поле Хиггса может преобразовать материю, энергию и даже пространство-время, создав альтернативную Вселенную, которая раздуется со скоростью света, как пузырь. Все во Вселенной, имеющейся на данный момент, прекратит существовать.
Текущее состояние Вселенной
С момента своего появления почти 14 млрд лет назад Вселенная постоянно расширялась. Галактики продолжают удаляться друг от друга, и результаты наблюдения за дальними сверхновыми позволяют предположить, что расширение набирает скорость. Это может свидетельствовать о существовании силы с отрицательным давлением, известной как темная энергия, которая противостоит гравитации. Если эта сила будет оказывать значительное влияние, наиболее вероятной судьбой нашей Вселенной будет бесконечное расширение.
Одиноки ли мы?
Ученые обнаружили уже тысячи внесолнечных планет, или экзопланет, то есть таких, которые находятся за пределами Солнечной системы. Ученые также рассчитали, что в нашей Галактике должны быть десятки миллиардов планет, пригодных для жизни. Но есть ли она там?
Поиски новой Земли
Для поиска экзопланет астрономы, в частности, изучают малейшее влияние, которое те оказывают на свои звезды. Если им удается найти планету, похожую на Землю по размерам и удаленности от звезды, они анализируют ее атмосферу: содержатся ли в ней необходимые для жизни элементы? Но многие из открытых экзопланет совсем не похожи на Землю.
Обитаемая зона
Обитаемая зона также называется зоной Златовласки. Это отсылка к английской сказке о девочке Златовласке, которая, попав в дом трех медведей, выбрала горшочек с не слишком горячей и не слишком холодной кашей — «в самый раз». На поверхности планеты из обитаемой зоны будет такая температура, при которой вода останется в жидком состоянии, хотя для развития жизни должно соблюдаться еще множество других условий. Впрочем, сегодня ученые склоняются к мысли, что планеты с большим количеством жидкой воды могут находиться и за пределами обитаемой зоны.
Скачайте космически красивый чек-лист волшебства→
Что делает планету обитаемой?
Есть несколько условий, при которых планета может быть пригодна для развития жизни. Ключевые — температура и вода.
Если планета находится слишком близко к звезде, ее поверхность закипит, а если слишком далеко — замерзнет.
Ближайшая звезда должна быть стабильной и светить достаточно долго, чтобы на планете развивалась жизнь.
На вращающейся планете с наклонной осью есть дни, ночи и времена года, что защищает ее от радикальных перепадов температуры.
Планета с жидким ядром обладает магнитным полем, которое защищает потенциальную жизнь от магнитного излучения.
На поверхности должна присутствовать влажная среда или жидкая вода (или другая жидкость, которая может выполнять схожие функции).
Нужны «строительные материалы» для жизни: углерод, азот, кислород, водород и сера.
Плотная атмосфера защищает от излучения, предотвращает утечку газов и сохраняет на планете тепло.
Планета с большой массой обладает притяжением, которое не позволяет атмосфере улетучиться.
Планет, потенциально пригодных для жизни, — миллиарды, и с момента появления Млечного Пути прошло уже достаточно времени, чтобы какая-нибудь цивилизация развилась и колонизировала его. Почему же никто до сих пор не вступил с нами в контакт? Вполне возможно, что жизнь действительно крайне редкое явление и мы одни во вселенной.
Источник
Что если бы Вселенная перестала расширяться
Известная нам Вселенная появилась около 13.8 млрд. лет назад. С момента Большого Взрыва она продолжала расширяться и теперь перед нами необъятные просторы, которые все еще увеличиваются. Но что будет, если расширение остановится?
Представьте, что галактики, звезды и планеты перестанут отдаляться друг от друга. Чего ожидать? На самом деле, многие с опаской относятся к расширяющейся Вселенной, ведь в далеком будущем объекты отдалятся, расстояния между звездами и галактиками увеличится настолько, что мы будем наблюдать мрачное небо и останемся в одиночестве.
Однако в расширении есть свои плюсы, и лишиться этой особенности было бы нежелательно. О расширении подозревали давно, но окончательно доказать это смог Эдвин Хаббл в 1929 году. До этого бытовая идея со статичной Вселенной.
На этом коллаже показаны изображения шести разных галактических скоплений, сделанные при помощи космического телескопа НАСА Хаббл. Кластеры были обнаружены во время попыток исследовать поведение темной материи в галактических скоплениях при их столкновении .
Физикам было сложно принять идею с расширяющейся Вселенной, которая при этом еще и ускоряется. Все думали, что сила тяжести должна тормозить расширение. Чтобы как-то объяснить это открытие, придумали силу, которая ускоряет вселенское расширение. Сегодня мы знаем ее как темную энергию.
Давайте рассмотрим два сценария. В первом темная энергия уменьшит влияние, но все еще противостоит гравитации. В таком случае, мы получим статичное космическое пространство, описанное еще Альбертом Эйнштейном. То есть, исключается сжатие и расширение.
В таком космическом пространстве звезды со временем истощат запасы газа. Существующие звездные объекты сгорят, а новые не смогут появиться. Постепенно космическое пространство значительно потемнеет, а его просторы заполнятся жуткими черными дырами. Землянам не суждено погрузиться во тьму, так как нас намного раньше поглотит Солнце на стадии красного гиганта.
Статичность приведет и к падению температуры. Она приблизится к -273.15°C (абсолютный ноль), где даже атомы потеряют способность перемещаться. Жизнь полностью прекратит свое существование.
Да уж, звучит жутко. Давайте тогда посмотрим на второй сценарий, где темная энергия полностью потеряла влияние и перестала создавать сопротивление силе гравитации. К сожалению, ситуация не станет для нас лучше.
Гравитация превратится в полноценную хозяйку и начнет тянуть все назад к первостепенной точке. То есть, космическое пространство запустит процесс сокращения. Галактики сократят дистанцию, начнут сталкиваться и сливаться, пока не создают единую масштабную галактику.
Столкновение звезд увеличит температуру космоса, и мы снова увидим множество черных дыр. Но теперь эти чудовища будут активно поглощать ближайшие звезды и планеты. Когда «пища» закончится, они начнут есть себе подобных. В теории все завершится созданием гигантской сверхмассивной черной дыры, которая втянет Вселенную в одну точку.
Возможные варианты конца Вселенной
Это сценарий Большого Хруста – одна из теорий потенциальной смерти Вселенной. Но, возможно, все не так плохо. Некоторые считают, что из новой точки возникнет еще один Большой Взрыв, а с ним и рождение новой Вселенной. Нас уже не будет, чтобы порадоваться, но все же приятно, что у космического пространства есть шанс на возрождение.
В любом случае, человечество не увидит, как изменится Вселенная после прекращения расширения, ведь нас уничтожит родное Солнце. Сложно представить и гибель Вселенной, так как мы все еще не понимаем природу темной энергии. Но с каждым годом ученые добывают все больше знаний и, возможно, мы успеем постигнуть эти тайны.
Источник
Ученые рассказали, когда остановится время
Ученые из Кембриджского университета опровергли господствующую в астрофизике теории о нарастающем расширении Вселенной. По мнению специалистов, Вселенная, напротив, снижает свою активность, что может сказаться на скорости течения времени.
Причем в какой-то момент время может остановиться вовсе. Правда, произойдет это через несколько миллионов лет, когда Вселенная перестанет расширяться. Кстати, тогда время заменит новое измерение, уверены ученые, потому что пространство будет видоизменено.
Как ранее сообщала «Правда.Ру», ученые высчитали точную скорость расширения Вселенной. Космологи из Калифорнийского университета определили значение постоянной Хаббла, наблюдая за искривлением света от удаленных галактик. Космологи получили значение, равное примерно 72 километрам в секунду на мегапарсек.
Всего каких-нибудь сто лет назад считалось, что наша Вселенная статична. Однако Эйнштейн поколебал это убеждение, предположив, что пространство-время способно расширяться. На это указывали и составленные им уравнения теории относительности. Физик даже ввел космологическую постоянную (константу) расширения.
В 1998 году астрономы, изучающие сверхновые звезды типа Ia, обнаружили, что их яркость в удаленных галактиках ниже ожидаемой. Это свидетельствовало о том, что темп расширения Вселенной способен ускоряться под воздействием какой-то неизвестной силы, которую исследователи окрестили темной энергией. О ее свойствах физикам известно не так уж много.
Простейшее объяснение ее сути сводится к тому, что любой объем пространства обладает некоей фундаментальной энергией, неотъемлемо ему присущей. Ее также иногда называют энергией физического вакуума, поскольку она представляет собой энергетическую плотность чистого вакуума. Подробнее читайте в материале: Жизнь зародилась благодаря расширению Вселенной.
Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google, либо Яндекс.Дзен
Быстрые новости в Telegram-канале Правды.Ру. Не забудьте подписаться, чтоб быть в курсе событий.
Источник
Как умрёт Вселенная
Вселенная — глобальный объект, который включает в себя время, космос и всё его содержимое: галактики, звёзды, планеты, их луны, все прочие тела, всю материю, всю энергию. Этот огромный и замечательный объект когда-то зародился. Как у всего хорошего, у Вселенной тоже есть свой конец. С прошлым и зарождением Вселенной учёные вроде как определились. А вот предсказания о конце Вселенной остаются набором теорий, которые выдают разный результат в зависимости от принимаемых значений нескольких постоянных.
Рождение и жизнь
Доминирующей теорией зарождения Вселенной в современной науке является Большой взрыв. Если экстраполировать видимое расширение Вселенной, 13,799 ± 0,021 миллиарда лет назад всё вещество находилось в одной точке нулевого размера с бесконечной плотностью и температурой. Затем началось расширение. Мало какие из последующих процессов находятся в пределах полного понимания современной физики.
За пикосекунды из кварк-глюонной плазмы зародились элементарные частицы. В дальнейшем из них образовались протоны и нейтроны, те в свою очередь дали ядра лёгких изотопов. Пока лишь ядра — до атомов веществу далеко.
Спустя 70 тысяч лет от начальной точки вещество начинает доминировать над излучением. Примерно с 380 тысяч лет после Большого взрыва электроны и ядра впервые образуют нейтральные атомы. Звёзд ещё не существует. Самые первые образуются с 550 миллионов лет после Большого взрыва. Звёзды собираются в галактики. Последних гравитационное взаимодействие формирует в скопления.
Согласно небулярной гипотезе, через ≈9 миллиардов лет после Большого взрыва (или ≈4,6 миллиардов лет назад) из одного газопылевого облака начало формироваться то, что позже станет Солнечной системой. Фрагмент облака сжался в шар по центру, окружающие его части тоже сжимались и вращались быстрее, формируя характерный диск. Из шара зажглась наша звезда, в холодных краях в сгущениях материи образовывались планеты.
В этом кратком описании нас интересует возможность предсказать, сколько Солнце ещё может просуществовать. Через 13,799 миллиардов лет после того, как всё началось, у нас есть голубая от океанов Земля, жизнь и бесплатная порнография по сетям передачи данных. Удобный нам порядок жизни будет существовать долго, но лишь по человеческим меркам.
Через 2,4 миллиарда лет от настоящего момента Млечный путь и Галактика Андромеды столкнутся. С Земли это наблюдать будет некому. Жизнь на нашей планете вымрет через примерно миллиард лет — Солнце будет давать слишком много тепла, и океаны просто испарятся. Сама звезда просуществует долго.
Жизненный цикл Солнца.
Через миллиарды лет Солнце уже будет красным гигантом, давно израсходовавшим свои запасы водородного топлива. Оно расширится в примерно 250 раз. Некоторые исследования показывают, что до схлапывания в белый карлик Солнце всё же захватит Землю, поскольку орбита планеты опустится ниже. Впрочем, это неважно — через 7,6 миллиардов лет, когда это произойдёт, на нашей планете уже не будет ничего живого. Солнце будет светить ещё миллиарды лет, но куда тусклее. В конце концов оно превратится в чёрного карлика. Ещё через миллиарды лет гравитация других звёзд отберёт оставшиеся планеты. Солнечная система прекратит существование.
В ближайшие сотни миллионов лет о гибели Земли беспокоиться не нужно — в этот период Солнечная система устойчива. Выгорание топлива ближайшей звезды через миллиарды лет невозможно назвать даже проблемами. У современного человечества есть настоящие задачи, которые грозят значительным ухудшением качества жизни. Их много: от перестающих работать антибиотиков из-за появления супербактерий до глобального изменения климата из-за выброса парниковых газов. Наконец, есть банальная опасность развязать термоядерную войну или уничтожить самих себя каким-либо ещё образом.
Возможно, наши потомки сдвинут орбиту Земли или вовсе переселятся с неё. Возможно, Земля переживёт этот процесс без лишней помощи. Но какие проблемы будут стоять перед постчеловечеством, которое покинет «колыбель цивилизации»? Что ожидает другие, внеземные формы жизни? Вопрос конечной судьбы Вселенной стоит на границе современной космологической науки.
Cжатие
Вселенная расширяется, галактики разбегаются друг от друга. Быть может, скорость расширения замедлится, дойдёт до нуля, а затем пойдёт в обратном направлении. Вселенная может начать сжиматься, постепенно схлопываясь в черные дыры. И эти чёрные дыры сольются в одну. Эта гипотеза носит название «Большое сжатие».
В законе Хаббла состояние расширения Вселенной определяется её плотностью. Если плотность ниже критической, то Вселенная продолжит увеличиваться в размерах и остывать. Если плотность Вселенной выше, то гравитационная сила постепенно остановит разбегание и направит его вспять. Вселенная будет сжиматься.
Коллапс будет отличаться от изначального расширения. Огромные скопления галактик сблизятся, затем начнут сливаться целые галактики. В какой-то момент звёзды подойдут друг к другу настолько близко, что дойдёт до частых столкновений. Звёзды не смогут рассеивать вырабатываемое тепло и начнут взрываться, оставляя горячий неоднородный газ. Из-за растущей температуры его атомы распадутся на элементарные частицы, которые будут поглощены срастающимися чёрными дырами. Гипотеза не указывает, каков будет финал.
Существует ещё одна гипотеза-продолжение — Большой отскок. Простая формулировка гласит, что Вселенная испытывает циклы Больших взрывов и Больших сжатий. Возможно, и эта Вселенная возникла в результате распада предыдущей. Это означает, что мы живём в одну из точек бесконечного цикла сжатий и взрывов. Впрочем, их нумерация не имеет смысла из-за прохождения точки сингулярности. Некоторые теории утверждают, что результатом Большого сжатия станет то же состояние, с которого всё началось. Произойдёт ещё один Большой Взрыв. Цикл будет бесконечно продолжаться.
Но последние экспериментальные наблюдения дальних сверхновых как объектов стандартной светимости и составление карты реликтового излучения показывают, что расширение не замедляется, а лишь ускоряется.
Расширение
Большой разрыв предполагает, что когда-то в будущем вся материя Вселенной, звезды и галактики, субатомные частицы, само пространство и время будут разорваны скоростью расширения. Сценарий этой смерти гласит, что за 60 миллионов лет до финала распадётся Млечный путь, за три месяца расстроится работа Солнечной системы. За полчаса до Большого разрыва разрушится Земля (или похожая планета), за одну наносекунду начнут разрушаться атомы. Согласно гипотезе, всё это произойдёт лишь через 22 миллиарда лет, уже после угасания Солнца в белый карлик.
Однако наиболее популярной теорией остаётся постоянное расширение и следующая из этого Тепловая смерть.
За миллиарды лет звёзды выгорят. Из их останков родятся белые карлики, нейтронные звёзды и чёрные дыры. Через 150 миллиардов лет от текущего момента при том же ускорении разбегания галактик все галактики за пределами Местной группы выйдут за космологический горизонт. События в Местной группе никак не смогут влиять на события в удалённых галактиках, и наоборот. При наблюдении удалённой галактики время будет замедляться, а затем просто остановится. Другими словами, через 150 миллиардов лет наблюдатель в Местной группе никогда не увидит событий в удалённых галактиках. Более не будут возможны ни полёты к ним, ни какие-либо формы связи.
Через 800 миллиардов лет светимость Местной группы заметно снизится. Стареющие звёзды будут выдавать всё меньше света, красные карлики будут вымирать в белые. Через 2 триллиона лет от текущего момента из-за красного смещения удалённые галактики будет невозможно как-либо обнаружить: даже длина волн их гамма-лучей будет выше, чем размер наблюдаемой вселенной.
Через 100 триллионов лет закончится формирование звёзд, в космосе будут тускло светить их остатки. После того, как потухнет последняя звезда, космос изредка будут озарять вспышки слияний двух белых карликов. Через 10 15 лет планеты либо упадут на остатки своих бывших звёзд, либо уйдут к другим телам. Похожим образом через 10 19 —10 20 лет объекты покинут галактики. Небольшая часть объектов упадёт в сверхмассивную чёрную дыру.
Дальнейшее развитие зависит от того, стабилен протон или нет. Некоторые эксперименты утверждают, что минимальный период полураспада протона составляет 10 34 лет. Если это действительно так, через 10 40 лет во Вселенной останутся почти лишь только лептоны и фотоны. Исчезнут остатки звёзд, останутся лишь чёрные дыры. Возможно, процесс гибели нуклонов займёт больше времени.
Через 10 100 лет от текущего момента чёрные дыры испарятся излучением Хокинга. Наконец, Вселенная будет почти полностью пуста. В ней будут летать фотоны, нейтрино, электроны и позитроны, изредка сталкиваясь.
Если протоны стабильны, то через 10 1500 холодным слиянием и квантовым туннелированием лёгкие ядра превратятся в атомы железа 56 Fe. Элементы тяжелее этого изотопа распадутся с излучением альфа-частиц. Через 10 10 26 лет квантовое туннелирование превратит большие объекты в чёрные дыры. Возможно, железные звёзды превратятся в нейтронные через 10 10 76 лет от настоящего момента.
Есть вероятность, через 10 10 10 56 лет квантовые флуктуации зародят новый Большой взрыв. Хотя в этом вакууме может зародиться даже разумное существо: приблизительная оценка времени зарождения Больцмановского мозга — раз в 10 10 50 лет.
Есть и другие, более экзотические гипотезы. К примеру, в 2010 году учёные предсказали, что через пять миллиардов лет время закончится. Это событие трудно будет увидеть или как-то предсказать, его обещают внезапным. Пространство может кончиться из-за схлапывания ложного вакуума в истинный, в более энергетически низкое состояние, что, возможно, повлечёт полное разрушение объектов Вселенной.
Все эти гипотезы разработаны для текущих реалий простого уравнения состояния для тёмной энергии. Как и следует из имени, о тёмной энергии известно мало. Если верна инфляционная модель Вселенной, то в первые моменты после Большого взрыва существовали другие формы тёмной энергии. Возможно, уравнение состояния поменяется. Изменятся выводы, которые можно сделать из него. Трудно предсказать, что мы узнаем о тёмной энергии, если она получила развитие лишь в конце прошлого века.
Но во всех случаях гибель Вселенной — очень далёкое по меркам человечества явление. Если рассматривать её с масштаба продолжительности жизни одного человека, это слишком глобальное событие, чтобы о нём беспокоиться.
Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.
Источник