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
Возможна ли смерть Вселенной?
Существует много различных гипотез и теорий, которые предсказывают будущее Вселенной. Одни утверждают, что Вселенная имеет начало и будет иметь конец, другие, что Вселенная будет существовать вечно. Как бы то ни было, в сегодняшней статье мы рассмотрим наиболее вероятные сценарии будущего Вселенной.
Вселенная вечна?
Прежде считалось, что Вселенная может существовать вечно: она просто была, есть и будет. Но модели, разработанные на основе уравнений Эйнштейна, показали, что Вселенная не должна быть статичной (неизменной), она может эволюционировать. В 1920-х годах бельгийский священник и астроном Жорж Леметр разработал концепцию Большого взрыва. В сочетании с наблюдениями Эдвина Хаббла о расширяющейся Вселенной, астрономы пришли к мнению, что у Вселенной было начало, а значит, может быть конец.
И только в 1960-х годах, наблюдения при помощи мощных телескопов подтвердили Большой Взрыв. Тогда радиоастрономами Арно Пензиасом и Робертом Вильсоном было обнаружено космическое микроволновое фоновое излучение. Также стало понятно, что активные галактики преимущественно наблюдаются в очень далёкой части Вселенной, а, следовательно, они существовали очень давно, когда Вселенная была значительно моложе, чем сегодня, а значит Вселенная эволюционирует и не может быть вечной и неизменной.
Может ли Вселенная сжаться?
Что будет в будущем со Вселенной в большей степени определяется её геометрией, а точнее, кривизной пространства на масштабах всей Вселенной. Определить кривизну Вселенной нам поможет обычная геометрия, нам просто нужно посчитать сумму углов в треугольнике, но поскольку кривизна является очень маленькой, то треугольник должен быть огромным. Мы можем построить треугольник, с размером во всю видимою Вселенною, где вершинами будут служить далёкие галактики.
Если сумма углов этого треугольника будет больше 180 градусов, то геометрия Вселенной замкнутая и она подобна сфере. В замкнутом Вселенной сила притяжения остановит расширение и Вселенная начнёт сжиматься, пока вся материя не колапсует в сингулярность. Такая теория называется Теория Большого сжатия.
Теорию Большого сжатия можно рассматривать как теорию Большого взрыва, только наоборот.
Но последние исследования предполагают существование тёмной энергии, которая имеет свойства антигравитации, а значит есть вероятность, что силы притяжения не хватит, чтобы преодолеть антигравитацию, поэтому расширение будет продолжаться вечно.
Тепловая смерть Вселенной?
Но существует и другой сценарий конца Вселенной, это тепловая смерть Вселенной. Если сумма углов треугольника есть меньше или равна 180 градусам, то геометрия Вселенной соответственно является гиперболической или евклидовой соответственно. В первом случае Вселенную называют открытой, а в другом — плоской. В обоих случаях Вселенную ждёт вечное расширение, а следовательно, тепловая смерть.
По этой теории Вселенная рассматривается как замкнутая термодинамическая система, так как она не обменивается энергией с другими системами, ведь не существует других Вселенных вне нашей. Согласно второму закону термодинамики, замкнутая система всегда стремится к равновесному состоянию то есть к состоянию с максимумом энтропии. Таким образом, все процессы, происходящие во Вселенной, должны рано или поздно прекратиться, а все частицы будут разнесены на бесконечное расстояние друг от друга и не смогут взаимодействовать.
Хотя эта теория является сомнительной, поскольку мы неуверены в вечном расширении Вселенной, а также есть сомнения в том, что наша Вселенная единственная и является замкнутой системой. Также некоторые учёные считают, что второй закон термодинамики неточен.
Большой разрыв
Один из самых страшных сценариев конца Вселенной является Большой разрыв. При таком сценарии конец Вселенной наступит приблизительно через 22 млрд лет.
С увеличением скорости расширения Вселенной сфера Хаббла (часть Вселенной, отдаляющаяся от нас с досветовой скоростью) будет сжиматься, а значит всё более и более близкие к нам объекты будут удаляться от нас со скоростью света. Таким образом, за 60 млн лет до Большого разрыва распадутся галактики, за 3 месяца до Большого разрыва, сфера Хаббла будет размером с Солнечную систему, за 30 минут до Большого разрыва — с Землю, а за одну наносекунду до Большого разрыва будут разорваны все атомы. Что произойдёт в момент самого Большого разрыва нам неизвестно, но считается, что все известные законы физики перестанут работать, а пространство и время просто потеряют свой смысл. Хотя существуют гипотезы о том, что после этого на месте нашей Вселенной могут рождаться новые вселенные.
На данный момент учёные точно не могут сказать которая из выше упомянутых теорий является верной, ведь нам не известно, как поведёт себя тёмная энергия в будущем, а также многие параметры Вселенной, но последние исследования указывают на то, что Вселенная закончит свою жизнь в результате Большого разрыва.
Автор: Алексей Нимчук. Редакция: Фёдор Карасенко.
Ставьте палец вверх, чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Также сегодня хочу порекомендовать вам канал моего коллеги Вестник Галактики . Канал о космосе, физике и высоких технологиях: сложные вещи простыми словами, последние новости и интересные факты из мира науки.
Источник
masterok
masterok Мастерок.жж.рф
Хочу все знать
Есть несколько сценариев гибели Вселенной.
Вот как описывает конец Вселенной теоретический космолог Кэти Мак из Университета штата Северная Каролина в своей новой книге «Конец всего».
Тепловая смерть: когда время перестанет иметь значение
Скорее всего, Вселенная погибнет в состоянии полного беспорядка, когда, по мнению космологов, время перестанет иметь значение, и возможным станет что угодно.
Согласно этому сценарию пространство продолжит расширяться, пока галактики не развалятся, а звезды не сгорят, и даже атомы распадутся. В этот момент Вселенная достигнет состояния максимальной энтропии (беспорядка), что перемешает также прошлое и будущее. «Время потеряет направленность», — объясняет Мак.
Большой разрыв: когда гравитация «ломается» и Земля взрывается
Расширение Вселенной может также привести к менее вероятному, но гораздо более жестокому концу — Большому разрыву.
В этом сценарии объекты Вселенной не разбегаются и распадаются до пиковой точки энтропии. Вместо этого разрывается ткань самого пространства-времени, подобно сильно натянутой простыне. Гравитация выходит из-под контроля, описывает такой конец Вселенной Мак: «Наше ночное небо начинает темнеть по мере того, как будет постепенно исчезать Млечный путь, пересекающий небо: галактика испаряется». Начнут меняться орбиты планет, отдаляясь от звезд, а сами объекты без силы гравитации начнут разваливаться на части.
Если нас ждет Большой разрыв, то он может случиться намного раньше, чем Тепловая смерть. Но все равно к тому времени уже не будет ни Солнца, ни Земли.
Вакуумный распад: внезапный конец
Тепловая смерть убьет Вселенную медленно и нежно, Большой разрыв — зрелищно, словно в фильме. Но если вы любите быстрые развязки, то вам понравится сценарий Вакуумного распада. Смерть будет настолько быстрой, что ее никто даже не заметит.
Вселенная может представлять собой «настоящий вакуум» — объекты в ней всегда могут обрести самое низкое энергетическое состояние. Однако существует «метастабильное» поле Хиггса, а значит Вселенная может быть ложным вакуумом.
Теоретически это означает, что если бы частица Хиггса «почувствовала» настоящий вакуум, она незамедлительно направилась бы в него. Это спровоцирует спонтанное разрушение Вселенной — «пузырь квантовой смерти», как назвала данный процесс Мак.
Пузырь смерти просто будет расширяться со скоростью света, уничтожая все на своем пути.
В принципе, Вакуумный распад может случится в любой момент, но космологи считают, что этого не произойдет еще несколько десятков миллиардов лет, так как мы все еще видим далекие звезды, чей свет пока не померк из-за вероятного пузыря квантовой смерти.
Конечно же, при описании всех этих сценариев уточняют, что это «может случиться через очень много времени», но учитывая какими категориями все это описано, никто не может дать никаких гарантий, что что-то из этого уже не на подходе. Согласны?
Какой вариант вам кажется наиболее предпочтительным?
Источник
Как исчезнет Вселенная: четыре прогноза учёных
Что мы знаем о прошлом? Довольно много — сегодня ученые могут рассказать вам о том, что происходило во Вселенной после Большого взрыва до миллисекунд, как образовались галактики, звезды, планеты и мы. Но ведь у всего есть конец — правда? Когда-нибудь не станет человечества, возможно, мы сами убьем себя либо нас убьют супербактерии… Ну а если ни того, ни другого не случится, тогда мы стопроцентно погибнем от нашего творца — крайне маленькой, пока еще дружелюбной звезды Солнце. Случится это ориентировочно через 4,5 миллиарда лет, тогда звезда увеличится до масштабов красного гиганта и поглотит все ближайшие планеты с твердой поверхностью — Меркурий, Венеру, Землю и Марс.
Однако все живое умрет куда раньше: примерно через миллиард лет. Ученые, исследуя уровень светимости и теплового излучения Солнца, заметили, что его температура постоянно растет. Каждый 1 миллиард лет это значение увеличивается на 10%. Такого отклонения от нынешней нормы хватит для того, чтобы испарились все реки, моря и океаны на Земле, сделав её горячей, безжизненной и огромной пустынной планетой. Примерно в таком состоянии сейчас находится Марс. Кстати о Марсе.
Многие организмы и животные будут вынуждены мигрировать к полюсам, где температура будет ниже, но и это не будет спасением. Выжить смогут лишь немногие бактерии и подземные формы жизни.
Через 1 миллиард лет наша планета пострадает не только от засухи и глобального изменения климата, вызванного повышением температура и солнечной радиации, но еще и от того, что Земля сместится в так называемую «зону необитаемости». То есть на такое расстояние, при котором ничего живое, в нашем понимании, существовать не сможет. По крайней мере, человечество уж точно. А вот Марс, наоборот, к тому времени будет находится в диапазоне от 49 до 70 астрономических единиц, при котором мы смогли бы вполне комфортно на нем жить. Поэтому исследовать Красную планету и искать способы пермещения на неё важно. Но, к сожалению, жизнь на Марсе сможет существовать тоже отнюдь недолго. Когда-нибудь и на нем станет слишком жарко, поэтому важно искать способы покинуть Солнечную систему и переместиться на другую планету, чтобы продолжить свой род. Случится это или нет — покажет только время. В любом случае, мне кажется, что ничего лучше Земли мы не найдем. И стоит позаботиться о комфортном пребывании и продолжении нашего рода здесь — на нашей родной синей планете.
Даже если мы и сможем найти достойную замену нашей Земле, где мы полноценно обустроимся, привычная структура Вселенной когда-то исчезнет. Но откуда мы это знаем? Как мы можем узнать то, что случится через несколько миллиардов или триллионов лет? Почти так же, как мы узнаем погоду. Да, возможно, не самое удачное сравнение, но тем не менее. Для того, чтобы узнать, что будет завтра за окном, метеорологи по всему миру запускают в небо зонды, которые собирают информацию о температуре, направлении ветра, влажности, давлении. Спутники создают карту облаков.
После, собранные данные анализируются. Когда этих данных много, и мы знаем, какая погода сейчас, например в Санкт-Петербурге, мы может сопоставить эту информацию с данными движения ветра и спрогнозировать, что дождевое облако принесет непогоду в Москву. Со Вселенной все так же, только используемые технологии в разы масштабнее. С помощью радиотелескопов мы можем наблюдать за звездами, галактиками и даже черным дырами. Совсем недавно проект телескопа горизонта событий смог запечатлеть тень черной дыры в радиодиапазоне. Это я все к тому, что качество наших наблюдений за космосом стало удивительным и со всеми полученными данными мы в силах работать. Зная практически все о жизненном цикле звезд, гравитации и черных дырах, ученые в силах, пускай не стопроцентно, но предсказать, что станет с нашей Вселенной потом — спустя миллиарды лет. Всего выдвинуто четыре основные теории, о всех них мы сегодня с вами поговорим.
Тепловая смерть Вселенной
Наше пространство, время и материя когда-то находились в бесконечно маленькой точке — сингулярности. В этом состоянии все привычные нам законы физики еще не работали. Однако уже в момент 0,00000001 секунды после Большого взрыва пространство начало расширяться, и скорость этого расширения с годами только росла и продолжает расти. Откуда ученые это выяснили? Опять же — из наблюдений за галактиками. Если исследовать любую отдаленную от нас галактику в течение некоторого времени, то можно увидеть так называемый эффект красного смещения — это когда световые волны меняют свою длину и переходят в красный спектр. Об этом я рассказывал в одном из прошлых материалов. Так вот — кроме красного смещения меняется и интенсивность излучения, её визуальные размеры. Если галактика находится на большом расстоянии, скажем, в двух мегапарсеках, то скорость удаления будет в два раза больше. Если в трех, то в три раза и так далее.
Что заставляет пространство расширяться? Ученые называют это тёмной энергией. Темная энергия — это гипотетический вид энергии, который оказывает антигравитационное воздействие на пространство. Пока мы точно не знаем, что это. Практическое открытие тёмной энергии позволит нам узнать лучше, что будет в будущем, а также понять механику пространства и то, почему Вселенная расширяется.
Если теория верна, а наблюдения не врут, то Вселенная продолжит экспоненциально расширяться, постоянно увеличивая скорость. Температура пространства будет падать, звезды продолжат тратить свои энергетические запасы, постепенно эволюционируя в красных гигантов. За миллиарды лет все небесные светила выгорят. Вселенная будет состоять из белых карликов, нейтронных звезд и чёрных дыр. Спустя 150 миллиардов лет скорость расширения Вселенной будет удалять с такой скоростью галактики друг от друга, что они будут недоступны для наблюдения. Все секреты космоса станут слишком хорошо спрятаны.
Если в то время еще будет существовать разумная жизнь, и у них будет хорошо развитая наука, то вполне вероятно, что они будут считать, что их галактика единственная во всей Вселенной. Никакие формы связи, исследования или уж тем более гипотетические путешествия к другим галактикам станут перманентно невозможными. Через триллион лет звезды перестанут рождаться, похожие на белые крупицы они будут исчезать с ночного неба одна за другой. Солнце к тому моменту, как и миллиарды других звезд, будет находиться в состоянии белого карлика. Спустя триллион лет из галактических систем звезды будут постепенно отправляться в пустое, холодное и загадочное темное пространство. Часть из них упадет непременно в сверхмассивную черную дыру. Последние белые карлики, будут сжигать последние запасы топлива, когда оно иссякнет, белые карлики станут черными карликами — безжизненными, абсолютно черными, сверхплотными звездами. Спустя 100 триллионов лет пространство Вселенной будет изредко освещаться исполняющими свой последний, предсмертный танец белыми карликами и нейтронными звездами. К этому времени расширение Вселенной сотрет все улики Большого взрыва. Космология станет бесполезной. Узнать о нашем прошлом станет невозможно, никакого реликтового излучения, о котором я рассказывал в материале «Как появилось всё», больше не будет.
Самыми яркими объектами во Вселенной к тому времени станут аккреционные диски черных дыр — будущих властительниц Вселенной. Время неумолимо продолжает идти, скорость расширения Вселенной больше не даст возможности никакому излучению галактик как-то достигать друг друга. Звезды сжигают свои последние запасы энергии. Эпоха звездного света подходит к концу, в пространстве не остается практически никаких светящихся объектов, Вселенная постепенно превращается в кладбище бесконечного числа жизней и историй. Планеты начинают покидать свои орбиты и уходят за пределы своих родных звездных систем. Через секстиллион (число с 21 нулем) лет, теоретически, может начаться процесс распада атомов на протоны, а потом и распад самих протонов. Это значит, что вся материя в пространстве будет постепенно исчезать, последние планеты, черные и коричневые карлики станут горстями песка в пучине бесконечной Вселенной. Все это, конечно, повторюсь, в теории, пока мы не знаем точно, могут ли протоны распадаться и сколько на это им нужно времени. Если все-таки такое окажется возможным, то у Вселенной времени наверняка хватит и на это. В будущем, результаты исследования протонов помогут нам лучше понять нашу судьбу. Когда протоны распадутся, в пространстве останутся лишь черные дыры и бесконечное число блуждающих в пространстве фотонов, интенсивность которых с каждой секундой будет ослабевать все больше и больше.
Эра черных дыр
Наступает новая эра — «Эра черных дыр». Глобальные события во Вселенной теперь будут измеряться отрезками не в сотни тысяч лет, как сейчас, а триллионами, квадриллионами, дециллионами лет. Черные дыры будут притягиваться друг к другу, образуются новые галактики с сверхмассивными черными дырами в центре, вокруг которых, подобно звездам, в нынешних галактиках будут вращаться черные дыры поменьше. Со временем все они будут сталкиваться и поглощать друг друга. При объединении черные дыры будут распространять гравитационные волны по всему пространству, подобно волнам на воде, которые появляются, когда бросаешь камень. Шанс возникновения жизни в эту эпоху равняется практически абсолютному нулю. Черные дыры, несмотря на свою власть, мощь и бесконечную энергию, тоже не смогут существовать вечно, спустя сотни дециллионов лет черные дыры начнут испаряться. По крайней мере так это предсказывает теория «Излучения Хокинга». Этот гипотетический процесс впервые описал на основе квантовой механики один из самых величайших ученых современности Стивен Хокинг, собственно, и название теории в его честь. Но, как будут испаряться черные дыры? Что они будут при этом излучать? Излучать они будут энергию. Никаких привычных материальных частиц вы не увидете, ведь ничто физическое не может покинуть черную дыру — однако квантовые энергетические частицы, в теории, могут это сделать. При этом процессе черные дыры будут становиться постепенно все меньше, меньше и меньше. В конечном счете они исчезнут. Когда это случится, пространство нашей Вселенной будет пустым, на просторах еще можно будет встретить последние квантовые частицы, доживающие свои последние триллионы лет жизни.
Когда они исчезнут, начнется «Эпоха вечной тьмы». Никакие события происходить во Вселенной больше не будут. Время, в нашем понимании, больше не имеет смысла. Если темная энергия все-таки есть, и она никак не изменит свои свойства, то пространство так и продолжит расширяться вечно, при этом никаких звезд, планет, черных дыр, даже самых простейших субатомных частиц больше здесь не будет. Температура со временем приблизится к абсолютному нулю. Единственной энергией в пространстве станет темная энергия, которую нам еще предстоит познать.
Большой разрыв
Однако есть еще два варианта будущего нашей Вселенной — если темная энергия есть, и она никак не изменит своей плотности, нашу Вселенную будет ждать судьба вечно расширяющегося, пустого, холодного, темного и безжизненного пространства. Если темной энергии станет больше, и её мощность увеличится, случится «Большой разрыв». Согласно этой теории из-за увеличившейся скорости расширения вся материя в пространстве — звезды, планеты, живые организмы, атомы и субатомные частицы — будут разорваны. Предполагается, что до этого осталось не так уж долго — примерно 20 миллиардов лет. Если все-таки это случится, то за 60 миллионов лет до наступления полной ликвидации всей материи расстроится структура галактик, а перед самим Большим разрывом на кусочки разрушатся планеты, а финалом станет распад атомов и субатомных частиц.
Большое сжатие
Может быть все кардинально по-другому — темная энергия со временем будет ослабевать, тогда будет постепенно уменьшаться и скорость расширения пространства. Гравитация уже не будет так слаженно удерживать галактики рядом друг с другом. Огромная сеть, включающая в себя триллионы звезд и квинтиллионы планет будет постепенно сжиматься. Звезды начнут коллапсировать в черные дыры, засасывая в себя всю окружающую материю. В итоге эти черные дыры сольются в одну. Этой гипотетической ультрамассивной черной дырой постепенно будет поглощена вся наша Вселенная. Эта теория называется «Большим сжатием».
Заключение
На самом деле гипотез о будущем нашей Вселенной значительно больше — ученые даже предполагают, что через каких-то жалких 5 миллиардов лет время просто возьмет и закончится. Если люди тогда еще будут жить, то они никак не ощутят этого. Никакого эффектного замедления времени, подобно таковому в фильме «Матрица» не случится. Само событие непосредственно предсказать или как-то увидеть невозможно. Если это произойдет, то ученые обещают, что случится это внезапно. Нашей цивилизации только предстоит разобраться в нашем будущем и прошлом. О первом мы и вовсе ничего точно не знаем. Словно наблюдатели самого большого эксперимента Шредингера. Пускай для нас эти события непостижимы — ведь не то что целый квадриллион, нам миллион лет довольно сложно представить — это кажется целой вечностью. Однако поиск ответов на эти вопросы заставляет нас двигаться вперед, развивать науку и технику, лучше понимать свойства Вселенной как явления и лучше осознавать ценность жизни. Ведь жизнь, которую нам дала природа, является крошечным мгновением между огненным рождением Вселенной и её ледяной смертью.
Источник