Будущее вселенной по годам

Будущее Вселенной

Будущее Вселенной – один из основных вопросов космологии, ответ на который зависит, в первую очередь, от таких характеристик и свойств Вселенной как ее масса, энергия, средняя плотность, а также скорость расширения.

Что мы знаем о Вселенной?

Для начала следует определить само понятие «Вселенная», которое имеет место быть как в астрономии, так и философии. В области астрономии наблюдаемую область Вселенной называют Метагалактикой или просто астрономической Вселенной. Однако, с теоретической точки зрения, которая учитывается большинством моделей и сценариев развития Вселенной, она представляет собой колоссальную систему, выходящую за пределы возможного наблюдения.

Одним из важнейших свойств Вселенной, которое было открыто относительно недавно – это практически однородное и изотропное расширение, которое также оказалось ускоренным. В зависимости от продолжительности этого расширения история Вселенной может принять один из двух предполагаемых сценариев.

Возможные сценарии развития нашего мира

В первом случае расширение будет продолжаться до бесконечности, вместе с этим средняя плотность вещества во Вселенной будет стремительно падать, приближаясь к нулю. Коротко говоря, вся начнется с распада скоплений галактик, а закончится делением протона на кварки.

Второй сценарий учитывает постулаты общей теории относительности (ОТО), которая гласит о том, что при значительном росте плотности вещества искривляется пространство-время. Если расширение все же начнет замедляться, то вероятнее всего в какой-то момент оно обернется сжатием. Тогда Вселенная начнет сжиматься, а средняя плотность ее вещества – стремительно расти. При таком ходе событий, согласно ОТО, пространство-время будет постепенно искривляться до тех пор, пока Вселенная не замкнется сама на себе, вроде поверхности обычной сферы, но с большим количеством измерений, чем мы привыкли себе представлять.

Космологические эпохи Вселенной

В попытках предсказать дальнейшую судьбу астрономической Вселенной, ученые разделили ее существование на следующие этапы:

Эпоха звезд (10 6 – 10 14 лет Вселенной). Эпоха, в которую мы живем, и которая отличается активным формированием и рождением звезд. Эпоха звезд будет длиться до того момента, пока не будут исчерпаны все запасы межзвездного газа. К тому времени красные карлики, небольшие и относительно холодные звезды (2000 – 3000 К), окончательно потухнут, переработав все внутреннее топливо. Солнце же, примерно через 5 млрд. лет (около 19 х 10 9 лет Вселенной) обернется красным гигантом, сбросив с себя верхние слои, которые вероятно поглотят Меркурий и Венеру. Если Землю не постигнет та же участь, то наша планета станет раскаленной и покроется лавой. Спустя еще 2 млрд. лет Солнце оставит после себя лишь белого карлика, а Млечный Путь начнет сливаться с галактикой Андромеда, в результате чего образуется новая единая галактика.
Эпоха распада (10 15 – 10 39 лет). Временной отрезок жизни Вселенной, к началу которого топливо большинства звезд будет переработано, и они перейдут к последнему этапу своей эволюции, существованию в виде белых карликов, нейтронных звезд или черных дыр, в зависимости от изначальных характеристик тела. Термоядерные реакции будут иметь место лишь в недрах коричневых карликов, которых в космическом пространстве останется незначительное количество. Постепенно галактики одного и того же скопления сольются воедино.

Конец эпохи распада в представлении художника. Пространство без звезд выглядит пугающе.

Для того, чтобы получить позитроний сегодня, ученым нужна массивная сложная аппаратура. Но в конце он будет единственным, что может существовать.

Будущее Вселенной

Несмотря на то, что вещество Вселенной постепенно аннигилирует, само пространство может эволюционировать по четырем гипотетическим сценариям:

Если со временем расширение Вселенной замедлится, а после — обернется в сжатие, то конечным этапом ее жизни станет Большое сжатие. В результате чего все вещество коллапсирует и вернется в изначальное свое состояние – сингулярность.
Иной сценарий — средняя плотность вещества Вселенной точно определена и является таковой, что расширение постепенно замедляется.
Наиболее вероятная, в силу современных результатов наблюдений, модель. Подразумевает равномерное расширение Вселенной, по инерции.
Стремительный рост скорости расширения Вселенной, который приведет наш мир к так называемому Большому разрыву.

‘ alt=»yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7 — Будущее Вселенной» title=»Будущее Вселенной»>

Временная шкала далёкого будущего

На космологической шкале времени события могут быть предсказаны с той или иной долей вероятности.

Содержание

Меньше 10 000 лет вперёд

320 лет — зона отчуждения Чернобыльской АЭС станет пригодной для жизни [1] .

600 лет — время, когда в соответствии с современными представлениями о границах созвездий, прецессия оси Земли сместит весеннее равноденствие из созвездия Рыб в созвездие Водолея[2] .

1000 лет — в результате прецессии земной оси северной полярной звездой станет Гамма Цефея[3] .

3200 лет — в результате прецессии земной оси северной полярной звездой станет Йота Цефея [3] .

5200 лет — Григорианский календарь начнёт отставать на одни сутки от астрономического времени [4] .

9700 лет — Звезда Барнарда подойдёт на расстояние 3,8 светового года к Солнечной системе. В это время она будет нашей ближайшей соседкой [5] .

От 10 000 до 1 миллиона (10 6 ) лет вперёд

10 000 лет — конец человечества согласно теореме о конце светаБрэндона Картера, утверждающей, что к этому моменту человечество вымрет с вероятностью 95 % [6] .
13 000 лет — в результате прецессии земной осиВега станет Полярной звездой[7] .
36 000 лет — Звезда Росс 248 приблизится к Солнечной системе на расстояние 3,024 светового года, став на это время ближайшей к Солнцу звездой [8] .
42 000 лет — Альфа Центавра приблизится к Солнцу на минимальное расстояние [8] .
50 000 лет — окончится межледниковый период и Земля погрузится в новую эпоху оледенения, которая будет смягчена эффектом глобального потепления[9] . Ниагарский водопад разрушит последние 30 километров до озера Эри и прекратит своё существование [10] .
100 000 лет — собственное движение звёзд сделает созвездия неузнаваемыми [11] . Звезда-гипергигантVY Большого Пса взорвётся, образовав гиперновую[12] .
250 000 лет — Лоихи, самый молодой вулкан в гавайской императорской цепи подводных гор, поднимется над поверхностью океана и станет новым островом вулканического происхождения [13] .
500 000 лет — в течение этого времени на Землю с большой вероятностью упадёт астероид диаметром около 1 км [14] .

От 1 миллиона до 1 миллиарда (10 6 —10 9 ) лет вперёд

1,4 миллиона лет — Глизе 710 пройдёт на расстоянии 0,3-0,6 светового года от Солнца. При этом гравитационное поле звезды может вызвать возмущение Облака Оорта и увеличить вероятность кометной бомбардировки внутри Солнечной системы [15] .
10 миллионов лет — расширившаяся Восточно-Африканская рифтовая долина будет затоплена водами Красного моря, Африканский континент будет разделён новым океанским заливом [16] .
40 миллионов лет — спутник МарсаФобос упадёт на его поверхность [17] .
50 миллионов лет — Австралия пересечёт экватор и столкнётся с Юго-Восточной Азией [18] . Калифорнийское побережье начнёт погружаться под Алеутский жёлоб, а Африка столкнётся с Евразией, закрыв Средиземное море и создав горную систему, сравнимую с Гималаями [19][20] .
100 миллионов лет — в течение этого времени вероятно столкновение Земли с метеоритом, по размерам аналогичным тому, чьё падение привело к вымиранию динозавров 65 миллионов лет назад [21] .
150 миллионов лет — Австралия столкнётся с Антарктидой. Америка столкнётся с Гренландией

230 миллионов лет — с этого момента становится невозможно предсказать орбиты планет [22] .

240 миллионов лет — Солнечная система закончит полный оборот вокруг центра галактики[23] .

250 миллионов лет — континенты Земли объединятся в новый суперконтинент[24] .

600 миллионов лет — приливное торможение отдалит Луну от Земли настолько, что полное солнечное затмение станет невозможно [25] (при этом будет наблюдаться прохождение Луны по диску Солнца).

600 миллионов лет — концентрация CO₂ упадёт ниже критического порога (около 50 частей на миллион), необходимого для поддержания C₃-фотосинтеза. На тот момент, деревья и леса в их нынешней форме не смогут существовать [26] .

От 1 миллиарда до 1 триллиона (10 9 —10 12 ) лет вперёд

1 миллиард лет — момент, когда увеличение яркости Солнца сделает невозможной жизнь на поверхности Земли [27] .
1,1 миллиарда лет — исчезновение морской воды на всей Земле [28][29] .
3,5 миллиарда лет — условия на поверхности Земли станут сравнимы с теми, которые мы наблюдаем на Венере сейчас [30] .
3,6 миллиарда лет — приблизительное время, когда спутник НептунаТритон достигнет планетарного предела Роша и, распавшись, превратится в новое планетарное кольцо[31] .
5,4 миллиардов лет — Солнце начинает превращаться в красный гигант[32] . В результате этого температура поверхности Титана, спутника Сатурна, может достичь температуры, необходимой для поддержания жизни [33][34] .
7 миллиардов лет — ожидается столкновение галактик Млечный Путь и Туманность Андромеды. В результате столкновения две галактики объединятся в одну [35][36] .
20 миллиардов лет — согласно теории Большого разрыва, наша Вселенная прекратит своё существование [37] . Экспериментальные доказательства этой гипотезы пока недостаточны [38] .
50 миллиардов лет — воздействие приливных сил сделает равными период вращения Луны вокруг Земли и период вращения Земли вокруг своей оси. Луна и Земля окажутся обращёнными друг к другу одной стороной. При условии, что обе уцелеют при превращении Солнца в красный гигант [39][40] .
100 миллиардов лет — время, когда расширение Вселенной уничтожит все доказательства Большого Взрыва, оставив их за горизонтом событий, что, вероятно, сделает космологию невозможной [41] .
>400 миллиардов лет — время, за которое торий (и гораздо раньше — уран и все прочие актиноиды) всей Солнечной системы распадутся менее чем к 10 −10 % сегодняшней массы, оставляя висмут самым тяжёлым химическим элементом.

От 1 триллиона до 1 дециллиона (10 12 —10 33 ) лет вперёд

10 12 (1 триллион) лет — минимальное время, по прошествии которого в галактиках прекратится звездообразование в связи с полным истощением облаков межзвёздного газа, необходимого для образования новых звёзд [42] , §IID. .
2×10 12 (2 триллиона) лет — время, через которое все галактики за пределами Местного сверхскопления перестанут быть наблюдаемыми, если предположить, что тёмная энергия продолжит расширять Вселенную с ускорением [43] .
от 10 13 (10 триллионов) до 2×10 13 (20 триллионов) лет — продолжительность жизни самых долгоживущих звёзд, маломассивных красных карликов[42] §IIA. .
10 14 (100 триллионов) лет — максимальное время до прекращения звездообразования в галактиках [42] , §IID. . Это означает переход Вселенной из эпохи звёзд в эпоху распада; как только закончится звездообразование и наименее массивные красные карлики израсходуют своё топливо, единственными существующими звёздными объектами станут конечные продукты звездной эволюции: белые карлики, нейтронные звёзды и черные дыры. Останутся также коричневые карлики[42] §IIE. .
10 15 (1 квадриллион) лет — приблизительное время, через которое планеты покинут свои орбиты. Когда две звезды проходят близко друг к другу, орбиты их планет претерпевают возмущение и могут быть сорваны с орбит вокруг их родительских объектов. Дольше всех продержатся планеты с наиболее низкими орбитами, так как для изменения их орбиты объекты должны пройти очень близко друг к другу [42] , §IIIF, Table I. .
от 10 19 (10 квинтиллионов) до 10 20 (100 квинтиллионов) лет — приблизительное время, через которое коричневые карлики и останки звёзд будут выброшены из галактик. Когда два объекта проходят достаточно близко друг к другу, происходит обмен орбитальной энергией, при котором объектам с меньшей массой свойственно накапливать энергию. Таким образом, посредством повторяющихся встреч объекты с меньшей массой могут накопить энергию, достаточную для того, чтобы покинуть галактику. Вследствие этого процесса галактики лишатся большинства своих коричневых карликов и останков звёзд [42] , §IIIA; [44] , pp. 85-87 .
10 20 (100 квинтиллионов) лет — приблизительное время, через которое Земля упала бы на Солнце из-за потери энергии орбитального движения через гравитационное излучение[45] , если бы Земля ранее не была поглощена Солнцем, превратившимся в красный гигант (см. выше) [46][47] , или не выброшена с орбиты гравитационными возмущениями от пролетающих мимо звёзд [45] .
10 32 (100 нониллионов) лет — минимально возможное значение периода полураспада протона, согласно экспериментам [48] .

От 1 дециллиона до 1 миллиллиона (10 33 —10 3003 ) лет вперёд

3×10 34 (10 дециллионов) лет — приблизительное время, за которое все нуклоны в наблюдаемой Вселенной распадутся, если за период полураспада протона принять минимально возможное значение [49] .
10 36 (1 ундециллион) лет — средний период полураспада протона согласно некоторым теориям.
10 41 (100 додециллионов) лет — максимально возможное значение периода полураспада протона — в предположении, что Большой взрыв описывается инфляционными космологическими теориями и что распад протона вызывается тем же механизмом, который отвечает за преобладание барионов над антибарионами в ранней Вселенной [42] , § IVA. .
3×10 43 (30 тредециллионов) лет — приблизительное время, за которое все нуклоны в наблюдаемой Вселенной распадутся, если за период полураспада протона принять максимально возможное значение, 10 41 , согласно условиям, данным выше. После этой временной отметки, если протоны распадаются, начнется эпоха чёрных дыр, в которой чёрные дыры — единственные существующие небесные тела [42] .
10 65 (100 вигинтиллионов) лет — если предполагать, что протоны не распадаются, за это характерное время атомы и молекулы в твёрдых телах (камнях и т. п.) даже при абсолютном нуле переходят на другие места в кристаллической решётке из-за квантового туннелирования. На этой шкале времени всё вещество можно рассматривать как жидкое [45] .
2×10 66 (2 унвигинтиллиона) лет — приблизительное время, за которое чёрная дыра с массой Солнца испарится в процессе излучения Хокинга[50] .
1,7×10 106 лет — приблизительное время, за которое сверхмассивная чёрная дыра массой в 20 триллионов солнечных масс испарится в процессе излучения Хокинга. Это знаменует конец эпохи чёрных дыр. Далее, если протоны распадаются, Вселенная войдёт в эпоху вечной тьмы, в которой все физические объекты распались до субатомных частиц, постепенно спустившись до нижнего энергетического состояния[42] .
10 1500 лет — если предположить, что протоны не распадаются, это приблизительное время, за которое вся материя распадётся до железа-56. См. изотопы железа, железная звезда[45] .

Больше 1 миллиллиона (10 3003 ) лет вперёд

лет [

1] — нижняя оценка времени, за которое всё вещество коллапсирует в чёрные дыры (исходя из предположения, что протоны не распадаются) [45] . Последующая эпоха чёрных дыр, их испарение и переход к эпохе вечной тьмы по сравнению с этим временным масштабом занимает пренебрежимо малое время.

лет — предполагаемое время, через которое Больцмановский мозг появится в вакууме из-за спонтанного уменьшения энтропии [51] .

лет — верхняя оценка времени, за которое всё вещество коллапсирует в чёрные дыры и нейтронные звёзды (опять же в предположении, что протоны не распадаются) [45] .

лет — масштаб оцениваемого времени возврата Пуанкаре для квантового состояния гипотетического ящика, содержащего изолированную чёрную дыру звёздной массы [52] , при использовании статистической модели, подчиняющейся теореме Пуанкаре о возвращении. Простой способ объяснить эту временную шкалу — в модели, где история нашей Вселенной повторяется неограниченное число раз вследствие статистической эргодической теоремы, это то время, за которое изолированный объект массой в Солнце вновь вернётся к (почти) прежнему состоянию.

лет — время возврата Пуанкаре для массы видимой Вселенной.

лет — время возврата Пуанкаре для массы Вселенной (вместе с её ненаблюдаемой частью) в рамках определённой инфляционной космологической модели с инфлятоном массой 10 −6 планковских масс[52] .

Источник

Будущее вселенной по годам