Три варианта смерти Вселенной
Вселенная образовалась 13.8 млрд лет назад и, как показывают расчеты, скорее всего когда-то умрет. Сегодняшние знания о космологии и фундаментальной физике позволили ученым выдвинуть три серьезных гипотезы окончания существования нашей Вселенной. Но почему она умрет, как и останется ли она мертва навсегда?
Темная энергия
Наша Вселенная расширяется, при том с ускорением. Причина этому — темная энергия . Этот гипотетический вид энергии равномерно пронизывает все пространство.
Раньше мы считали, что пространство Вселенной устроено по принципу мячика, подкинутого в воздух. По логике, мяч, утратив с высотой свою кинетическую энергию, должен в конечном итоге упасть. Однако на деле ученые наблюдают такую картину, словно мяч, подкинутый вверх, продолжает лететь без остановки, при том постоянно увеличивая свою скорость. И чтобы объяснить это ускорение, в математическую модель Вселенной была введена темная энергия.
Проблема заключается в том, что этот вид энергии был введен из-за наблюдаемого эффекта ускоренного расширения космического пространства. Нам до сих пор не известна истинная природа и свойства этого явления, но именно оно в конечном итоге и решит судьбу Вселенной.
Большой разрыв
С самого своего рождения Вселенная расширялась и продолжает расширяться. По непонятным причинам все космическое пространство одинаково растягивается во всех местах. Пространство между галактиками расширяется, поэтому они отдаляются друг от друга. Пространство внутри галактик также расширяется, однако на таких масштабах гравитация достаточно сильна, чтобы не дать галактике разлететься.
При сценарии Большого разрыва пространство будет расширяться все быстрее и быстрее, пока сил всех взаимодействий природы уже будет не достаточно, чтобы противостоять данному процессу. Сначала большие структуры, такие как галактики, будут разорваны. Потом будут разорваны звезды, планеты и черные дыры, поскольку гравитация, удерживающая эти тела вместе, будет недостаточно сильна по сравнению со значениями темной энергии.
Со временем темная энергия будет увеличиваться пока скорость расширения пространства не превзойдет скорость света на всех масштабах. В таких условиях все вещество распадется на отдельные элементарные частицы, которые больше никогда не смогут встретить друг друга. При таком сценарии Вселенная умрет превратившись в набор огромного числа одиноких элементарных частиц.
Тепловая смерть или Большое замерзание
Разница между Большим разрывом и Большим замерзанием заключается в том, что во втором варианте материя не распадается на элементарные частицы, а в течение времени преобразуется в излучение, в то время как Вселенная продолжает бесконечно расширяться.
Чтобы понять этот механизм, для начала нужно поговорить об энтропии . Каждая система стремится достичь состояния максимальной энтропии, как забытый горячий чай, который в конечном итоге приобретает температуру окружающей среды. Такой же принцип применим и к Вселенной, в которой по мере расширения сложные структуры распадаются на более простые и начинают равномерно распределяться по космосу.
Через множество поколений звезд все газопылевые облака, необходимые для создания звезд, закончатся, последние звезды погаснут и Вселенная станет темной. Позже, спустя триллионы лет, испарятся и последние черные дыры при помощи механизма под названием излучение Хокинга . В итоге Вселенную будут наполнять только нейтрино и фотоны , которые в конечном итоге аннигилируют.
Вся активность в космосе прекратится, энтропия достигнет максимального значения и таким образом Вселенная умрет. Однако существует вероятность того, что энтропия в такой ситуации может спонтанно уменьшиться из-за процесса под названием «квантовое туннелирование», что приведет к образованию нового Большого взрыва.
Большое сжатие и Большой отскок
Если значение темной энергии меньше, чем мы предполагаем или если это значение со временем начнет убывать, то в конечном итоге доминирующей силой во Вселенной станет гравитация. В таком сценарии через несколько триллионов лет темп расширения космического пространства начнет замедляться, пока не остановится вовсе. После этого начнется эпоха доминирования гравитации и Вселенная начнет сжиматься обратно.
Становясь все меньше и меньше фоновая температура космоса будет повышаться. За сто тысяч лет до Большого сжатия температура Вселенной будет выше, чем поверхность звезд. За несколько минут до Большого сжатия ядра атомов распадутся, а после будут поглощены сверхмассивными черными дырами. Эти черные дыры будут объединяться до тех пор, пока не останется одна огромная вездесущая черная дыра, которая и будет являться нашей Вселенной. Дальнейшее сжатие приведет к тому, что все пространство сожмется до сингулярности — изначального состояния Вселенной.
Теория Большого отскока говорит нам о том, что наша Вселенная родилась после Большого сжатия предыдущей и что этот процесс является цикличным.
Источник
Что такое чёрная дыра? Объясняю простым языком.
Redenz Space — мой второй канал, на котором я пишу про космос. Вот ссылка .
Некоторые скажут, что «эта тема про чёрные дыры всем давно известна, все про это знают, это никому не нужно». Это не так. Есть люди, которые могут в этой области открыть что-то новое для себя, и я стремлюсь им помочь с этим.
Сегодня я вам простым языком расскажу, что такое чёрные дыры и как они устроены. Давайте начнём!
Что такое чёрная дыра?
Чёрные дыры — массивные космические объекты. Увидеть их почти невозможно, поскольку они не отражают свет, даже наоборот, поглощают его в прямом смысле слова. Их сила притяжения настолько велика, что даже лучи света не могут устоять, и они попадают под влияние дыры. Поэтому, вокруг неё «изображение» космоса нам кажется расплывчатым и искажённым. Это видно на картинке выше.
Чёрные дыры не чёрные шары, какими мы привыкли видеть их. Они прозрачные, но оставляют чёрную тень. Это даже не дыра, а шарообразный поглотитель всего, что попадает под влияние его гравитации.
Как возникают чёрные дыры?
Звёзды, превышающие массу и размеры нашего Солнца во много раз, в конце своей жизни взрываются и образуют либо нейтронную звезду, либо начинают сильно сжиматься, словно «падая» внутрь себя, стремительно уменьшая свои размеры при неизменной массе. Плотность материи в сжимаемой точке становится очень высокой, соответственно гравитация сильно увеличивается. Когда размер звёзды становится настолько мал и плотность настолько высока в одном месте, звезда «проваливается» внутрь себя, в результате чего появляется чёрная дыра.
Чёрная дыра, скажем, массой с одно наше Солнце будет по размеру меньше, чем наше светило.
Однако, такие маленькие звёзды как наше Солнышко (а по вселенским размером оно очень маленькое) не превратятся в конце жизненного цикла в чёрную дыру — их масса недостаточна даже для взрыва и образования сверхновой. Взрыв, конечно, будет, однако на финальном этапе маленькие звёзды превращаются в белых карликов — в очень маленькие и горячие звёздочки, которые тоже вскоре затухнут.
Где находятся чёрные дыры?
Чаще всего чёрные дыры расположены в центре галактик. Они имеют ОЧЕНЬ большую силу притяжения, благодаря чему им удаётся удерживать звёздные системы на очень большом расстоянии, образуя галактики, известные нам сейчас.
В центре нашего Млечного Пути тоже есть сверхмассивная чёрная дыра под названием Стрелец А*. Она тяжелее Солнца в 4.02 млн раза, а радиус её ≈ 45 астрономическим единицам (одна астрономическая единица = одному расстоянию от Земли до Солнца).
Помимо сверхмассивных чёрных дыр в центрах галактики, есть и «локальные», образующиеся после кончины массивных звёзд, про которых я уже писал ранее.
Есть теория, что на краю нашей собственной Солнечной системы тоже есть небольшая чёрная дыра. но об этом как-нибудь в другой раз.
Строение чёрной дыры.
Что будет, если попасть в чёрную дыру?
Я не буду описывать то, каким будет казаться тело при попадании в чёрную дыру со стороны, я расскажу, что станет непосредственно с самим телом.
На картинке выше показано строение чёрной дыры. Её внешней границей является горизонт событий (на излучение Хоккинга не обращаем внимание) — точка невозврата, после которой чёрную дыру покинуть невозможно.
Если тело проникло внутрь горизонта событий, оно больше не вернётся обратно. Никогда.
Давайте представим, что будет чувствовать и видеть человек, если попадёт в чёрную дыру.
Вот решил человек познать, что находится внутри чёрной дыры. Полетел он прямиком к, скажем. Стрельцу А*. Вот летит он летит, а до чёрной дыры — рукой подать. В прямом смысле. Вышел он из своего космолёта и полетел в чёрную бездну.
При пересечении горизонта событий наш человек не почувствует ничего странного: ни покалывания, ни боли, не услышит какой-нибудь свист или не унюхает новый для него горьковато-сладкий запах. Никаких признаков пересечения горизонта событий не будет. На первый взгляд.
Обернувшись назад, наш человек сможет увидеть всю историю нашей вселенной, от рождения, до её гибели. (Подробнее об этом вы можете почитать в интернете)
С каждым мгновением человек будет ускоряться, приближаясь к сингулярности. (Сингулярность — грубо говоря «ядро» чёрной дыры) Чем ближе он будет подлетать к сингулярности, тем хуже будут обстоять дела космонавта: приливные силы начнут становиться неоднородными, из-за чего любое тело начнёт сжиматься и вытягиваться. Такое явление в науке называется спагеттификация . Грубо говоря, человека расплющат в длинную тонкую макаронину. Далее — веселее — тело начнёт делить на субатомные частицы, оно фактически исчезнет, распавшись на ничто.
Это всё! Это была пробная и эксперементальная статья. Я надеюсь, вам она понравилась! Пишите комментарии, ставьте лайки, делиться статьёй. Спасибо!
Источник
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
Что будет с человеком, если он попадёт в чёрную дыру?
Ух, версий множество: он окажется в другой вселенной, превратится в космические спагетти, ничего страшного не произойдёт, погибнет в страшных муках или же увидит то же, что и герой Интерстеллара? Попробуем разобраться. Стоит отметить один факт – наверняка это будет самое захватывающее путешествие, если повезёт, конечно…
Коротко о чёрной дыре
Чёрная дыра является самым компактным и простым объектом во Вселенной и явно одним из самых загадочных. Она имеет так называемую условную поверхность – горизонт событий, проще говоря, это некоторое расстояние до её центра. Попадая в это место, любой объект не сможет выбраться обратно, даже свет не может «сбежать», поскольку здесь действует невообразимая гравитация, не выпускающая объекты обратно.
Ближе к делу: попав в маленькую чёрную дыру, вас разорвёт сразу (читайте в следующем разделе), поэтому рассмотрим возможный исход, если вы попали в огромную «воронку».
Что же вас ожидает?
Конечно ответ на этот вопрос будет предположительным. Оказавшись в чёрной дыре размером, например, с Солнечную систему, вашему телу, скорее всего удастся сохранить свою структуру. Но вас ожидают невероятные приключения в искривлённом пространстве и времени.
Скорость движения будет постоянно увеличиваться, но чем быстрее вы будете перемещаться, тем медленнее будет ваше движение во времени. В какой-то момент время для вас остановится, и вы должны увидеть всё, что попало ранее сюда до вас, причём одновременно, а если обернётесь, то увидите всё, что никогда и не попадёт.
Одна версия гласит, что человек сможет увидеть всю историю перед своими глазами – от момента Большого взрыва и до угасания Вселенной. Захватывающе, не так ли? Но это если существует дыра без сингулярности внутри, и вам повезло в такую попасть. Вместо этого в центре должна быть кротовая нора. Всё это будет напоминать запуск видеоролика с историей Вселенной.
Ещё одна интересная версия гласит о том, что вы попадёте в параллельную Вселенную. Некоторые физики убеждены, что как только вы достигните сингулярности, это может стать неким мостиком между вашей и альтернативной реальностью.
Может не зря существует теория, что есть бесконечное число альтернативных Вселенных, и в каждой из них абсолютно разные вы. Все мы знаем, что одно небольшое решение может изменить нашу жизнь навсегда. Вот в альтернативной реальности была бы отличная возможность в этом убедиться.
Если ли шанс выжить?
Маленькие по размеру чёрные дыры, как правило, сильно вращаются, поэтому, попав в неё, шансы на выживание нулевые. Это связано с тем, что, помимо приливных сил, в ход пойдут и скручивающие. То есть, человека будет сплющивать и растягивать и неизвестно, что его убьёт раньше – разрывающая или скручивающая сила.
Что интересно, смерть от падения в такую чёрную дыру получила своё название – спагеттификация. Да, да, у астрофизиков тоже есть чувство юмора. Попадая внутрь ногами вперёд, их будет быстрее тянуть вниз, чем верхнюю часть тела. В итоге, вас растянет настолько, что вы превратитесь в поток субатомных частиц, направляющихся в сторону дыры.
Здесь имеет немалое значение масса чёрных дыр. Если она сверхтяжёлая, то «проглатывает» объект целиком, если лёгкая – разрывает. Согласно новой теории американских физиков, если человек достиг горизонта событий огромнейшей чёрной дыры, то, теоретически, он будет находиться в относительной безопасности. Расстояние до её центра будет огромным, а поэтому разрушительные приливные силы будут иметь слабое воздействие.
Может это и продлит жизнь и позволит немного «насладиться» путешествием, но выбраться живым всё же вряд ли удастся. Чтобы стало немного понятнее, можно сказать иначе: выход из горизонта событий будет означать движение назад во времени, что является невозможным. То есть, пока вы не пересекли его, вы всё ещё можете выбраться обратно.
Здесь будет уместно процитировать слова американского астрофизика:
«Самая зрелищная смерть во Вселенной – это, конечно, падение в чёрную дыру. Где ещё во Вселенной можно лишиться жизни из-за того, что тебя разорвало на атомы?»
«Смерть в чёрной дыре и другие мелкие космические неприятности.» Нил Деграсс Тайсон
Есть и позитивная версия: из-за сильнейшего искривления времени откроется возможность путешествия в нём. То есть, при самом благоприятном исходе вы сможете вернуться… но в будущее, а самое интересное – вернуться молодым, но ваши друзья уже будут старыми, с этим ничего не поделать 😉
Бесспорным является одно: чёрная дыра – не просто место, где привычные нам законы физики не действуют, но и одна из самых огромных загадок, которую пытаются разгадать уже множество лет.
Источник