Мы видим свет далеких звезд. Которые давно погасли
Возможно, Вы когда-то слышали такое выражение: «Когда вы смотрите в небо, Вы смотрите в прошлое. Многие из тех звезд, которые мы видим на ночном небе, уже давно погасли». Эта глубокая философская мысль помогает людям справиться с осознанием того, что все в этом мире когда-нибудь заканчивается… Но оставим вопросы метафизики философам. И давайте разберемся. Есть ли в этом утверждении правда?
Свет — это очень быстрая штука. Но и звезды очень далеко
Свет движется в вакууме со скоростью почти 300 000 км/с. Но даже ближайшие к Солнцу звезды находятся очень далеко. И поэтому свет от них может путешествовать в космосе годами, прежде чем достигнет Солнечной системы. Ближайшая из звездных систем, Альфа Центавра, находится на расстоянии около 4,25 световых лет от Солнечной системы. А самая яркая звезда на нашем небе — Сириус на расстоянии 8,6 лет. Это означает, что если бы какой-то безумный генерал дал указание взорвать тысячу ядерных боеголовок на Сириусе, мы бы узнали об этом событии только через 8, 6 года спустя.
Одной из самых далеких звезд, которые можно увидеть невооруженным глазом, является Денеб. Она находится в созвездии Лебедь. И удалена от нас на расстояние почти в 3000 световых лет. Это означает, что когда Вы смотрите на эту звезду, свет, который Вы видите, начал свое путешествие к Земле в те времена, когда древний Рим только начинал обретать свое могущество. И его не было ни на одной карте. Человеку может показаться, что с тех пор прошло уже очень и очень много времени. Однако по отношению к среднему возрасту звезды, которой миллиарды лет, это мгновение. Так что если в районе Денеба не произошла какая-то колоссальная космическая катастрофа, она все еще находится на своем месте.
Некоторые из звезд, что Вы видите на небе, уже действительно погасли
Давайте вспомним про звезду, которая носит имя Бетельгейзе. Эта одна из тех звезд, которые могут взорваться в любой момент. Но поскольку до нее 650 световых лет, то если бы она взорвалась 200 лет назад, мы узнаем об этом только еще через 450. Еще в космосе можно увидеть невооруженным глазом несколько крупных галактик. Самой популярной из них является Андромеда. Она находится на расстоянии около двух с половиной миллионов световых лет от нас. И содержит от четырехсот миллиардов до 1 триллиона звезд. Конечно, некоторые из этих звезд уже погасли за последние два с половиной миллиона лет. Но большинство из них, вероятно, все еще на месте. И с ними вряд ли что-то произошло.
Таким образом становится ясно, что технически возможно, что когда Вы смотрите в небо и наблюдаете за конкретной звездой, Вы видите погасшую звезду. Однако почти все звезды, которые мы можем видеть с Земли, находятся в своей главной последовательности. И они будут оставаться активными в течение еще очень долгого времени.
А вот если посмотреть в телескоп…
Картина кардинально меняется, если для наблюдений использовать телескоп. С его помощью можно смотреть на гораздо большие расстояния. На миллиарды световых лет. Учитывая что у звезды, подобной Солнцу, продолжительность жизни составляет около 10 миллиардов лет, многие из звезд, которые мы наблюдаем в самых дальних галактиках, давно погасли. Но, как бы странно это не звучало, даже на таких расстояниях мы точно не можем сказать, что наблюдаем много уже закончивших свою жизнь звезд.
Интересно во еще что. В тех же самых далеких галактиках за время, пока их свет летит до нас, появилось много новых звезд. Которых мы пока просто не видим. А так же в этих галактиках много звезд, которые с вероятностью 100 процентов все еще живы. Причина? Самые маленькие звезды живут намного дольше, чем большие. Считается, что красные карлики живут от 200 миллиардов до десятков триллионов лет. То есть гораздо больше предполагаемой жизни Вселенной. И поэтому у них впереди еще очень много времени. И они никуда не денутся.
Видеть прошлое
Более того, Вы наверняка в курсе, что никогда не видите наше Солнце в реальном режиме времени. Если не в курсе, то знайте — Вы наблюдаете наше светило с восьмиминутной задержкой!
Представьте, что в космосе существует некая высокоразвитая внеземная цивилизация. Она настолько продвинута, что умеет наблюдать за планетами с тем же разрешением, что есть у наших спутников. Находящийся за 3000 световых лет гипотетический внеземной ученый сейчас увидел бы в свой телескоп первые шаги древнего Рима! Представьте, как бы он удивился, если бы узнал, что на самом деле вокруг этой планеты уже вовсю летают спутники. А былое величие римских правителей стерто в пыль прошедшими веками…
Источник
Когда звезды совсем погаснут?
Сколько времени нужно звездам, чтобы остыть после того, как они исчерпают свое ядерное топливо? Когда появятся какие-нибудь «черные» карлики? Существуют ли они сегодня? Эти вопросы хотя бы раз в жизни приходят в голову каждому человеку. Давайте начнем с разговора о жизни звезд и пройдем весь путь от их рождения к смерти.
Когда облако молекулярного газа коллапсирует под действием собственной силы тяжести, всегда есть несколько регионов, которые начинают с чуть большей плотности, чем другие. Каждая точка в этой материи изо всех сил пытается притянуть больше другой материи к себе, но эти регионы сверхплотности притягивают материю чуть эффективней других.
Поскольку гравитационный коллапс — это протекающий процесс, чем больше материи вы привлекаете, тем быстрее дополнительная материя стремится к вам. Хотя могут потребоваться миллионы или даже десятки миллионов лет, чтобы молекулярное облако перешло от большого диффузного состояния в относительно сжатое, процесс перехода от состояния плотно сжатого газа к новому скоплению звезд — когда в самых плотных регионах начинается ядерный синтез — занимает всего несколько сотен тысяч лет.
Когда у этих ярчайших звезд заканчивается топливо, они умирают в красочном взрыве сверхновой II типа. Когда это происходит, внутреннее ядро взрывается, коллапсирует до нейтронной звезды (для ядер с низкой массой) или даже до черной дыры (для ядер высокой массы), в то время как внешние слои выходят обратно в межзвездную среду. Там эти газы будут вносить свой вклад в будущие поколения звезд, предоставляя им тяжелые элементы, необходимые для создания твердотельных планет, органических молекул и, в редких случаях, жизни.
Черные дыры по определению сразу становятся черными. В отличие от аккреционного диска, их окружающего, и чрезвычайно низкотемпературного излучения Хокинга, вытекающего с горизонта событий, черные дыры практически сразу после коллапса ядра становятся сущей тьмой.
Видите ли, нейтронная звезда забирает всю энергию в ядре звезды и коллапсирует чрезвычайно быстро. Когда вы что-то берете и быстро это сжимаете, вы вызываете внезапный рост температуры: так работает поршень дизельного двигателя. Коллапс звездного ядра до нейтронной звезды может быть самым мощным примером быстрого сжатия. За секунды-минуты ядро из железа, никеля, кобальта, кремния и серы на много сотен или тысяч километров в диаметре коллапсирует до шарика диаметром порядка 16 километров. Его плотность вырастает в квадриллион раз (10^15), температура тоже существенно повышается: до 10^12 градусов у ядра и до 10^6 градусов на поверхности.
И вот в чем проблема.
Когда вся эта энергия заключена в коллапсирующей звезде вроде этой, ее поверхность становится настолько горячей, что светится только голубовато-белым цветом в видимой части спектра, однако большую часть ее энергии не видно даже в ультрафиолете: это рентгеновская энергия. В этом объекте хранится чрезвычайно много энергии, но единственный способ выпустить ее во Вселенной — через поверхность, а площадь поверхности мала.
Есть и другие звезды, которые погаснут быстрее.
Видите ли, подавляющее большинство звезд — оставшиеся 99% — не становятся сверхновыми, а в процессе своей жизни медленно усыхают до белых карликовых звезд. «Медленно» в нашем случае — это только по сравнению со сверхновыми: потребуются десятки или тысячи лет, а не секунды-минуты, но это достаточно быстро, чтобы уловить почти все тепло звезды в ядре. Разница в том, что вместо того, чтобы улавливать ее в сфере диаметром 15 километров или около того, это тепло будет сосредоточено в объекте размером с Землю, в тысячу раз больше нейтронной звезды.
В белых карликах нейтрино утекают незначительно, а это значит, что излучение с поверхности будет единственным важным эффектом. Когда мы рассчитываем, как быстро может улетучиться тепло, это приводит нас к срокам охлаждения белого карлика в 10^14 или 10^15 лет. После этого карлик остынет до температуры чуть выше абсолютного нуля.
Это означает, что через 10 триллионов нет (что в 1000 раз дольше времени существующей Вселенной) поверхность белого карлика остынет до температуры, которую уже будет не разглядеть в видимом световом режиме. И когда это время пройдет, во Вселенной появится совершенно новый тип объекта: черная карликовая звезда.
Забавно представлять нашу Вселенную, наполненную звездами, которые объединены галактиками, разделенными гигантскими расстояниями. К тому времени, когда появится первый черный карлик, наша местная группа сольется в одну галактику, большая часть звезд выгорит, останутся лишь маломассивные красные и тусклые звезды.
И все же среди этого всего родится новый объект, которого пока наша Вселенная не знала. Даже если мы никогда не увидим его, мы знаем, какова будет его природа, как и почему он появится. И это, уже само по себе, остается удивительной способностью науки.
Источник
Тьма в конце туннеля
Конкретные сроки на проходящем в Гонолулу Международном космическом форуме назвала группа астрономов из Австралии и Великобритании. Свои выводы ученые сделали, изучив электромагнитное излучение 220 тысяч галактик, которые расположены от Земли на расстояниях около двух миллиардов световых лет.
По словам руководителя группы ученых Саймона Драйвера, ими установлено, что энергия, излучаемая сегодня звездами и другими космическими объектами, вдвое меньше той, которая вырабатывалась 2 млрд лет назад. «Вселенная обречена на дряхление и смерть», — заявил Драйвер. Но ученые не ограничились общими словами, а нарисовали картину увядания. Когда у последних звезд закончатся запасы «горючего», что произойдет примерно через 100 трлн лет, Вселенная окончательно перейдет в «мертвое» состояние и, по сути, погаснет. Это будет так называемая эпоха вырождения. Во Вселенной через квадриллион (10 в 15 степени) лет останутся только черные дыры, нейтронные звезды, белые и коричневые карлики, которые через 10 квадриллионов лет сольются со сверхмассивными черными дырами. Примерно через 10 в 99 степени лет исчезнут и они. И от Вселенной останутся только электроны, фотоны, позитроны и т. д.
Борис Комберг, доктор физико-математических наук, Астрокосмический центр ФИАН РАН:
— Чтобы оценить, как менялась «энергетика» Вселенной, ученые оценивают ее величину сейчас и миллиарды лет назад. Они наблюдают близкие к нам галактики, которые родились относительно недавно, и старые, расположенные на огромных расстояниях. Главный источник энергии галактик — звезды. Если в далекие времена они каждый год рождались тысячами, то постепенно этот процесс затихал, звезд рождалось все меньше и меньше, какие-то угасали. И естественно, что энергия Вселенной падала.
Это вписывается в данные Драйвера. Но насколько он учитывает другие процессы, которые происходят во Вселенной? Скажем, известно, что галактики могут сталкиваться, и тогда происходит их омоложение. Звезды могут перемалываться и снова давать газ, и из него снова могут рождаться звезды. То есть они будут вспыхивать как керосиновая лампа. И тогда картинка увядания окажется совсем иной, его сроки намного увеличатся.
Кроме того, не совсем понятно, как в расчетах Драйвера учитывается знаменитая «темная энергия». Именно она, по мнению многих ученых, виновна в главном космическом феномене — разбегании Вселенной с ускорением. Кстати, за его открытие недавно была присуждена Нобелевская премия. Но если на звезды и другие видимые объекты Вселенной приходится всего 5 процентов ее массы, то на долю темной энергии около 70. А значит, в ней может быть сосредоточена гигантская энергия, несоизмеримо больше, чем во всех звездах. Пока наука практически ничего не знает о сути этого феномена, но без его учета странно говорить о каких-либо сроках угасания Вселенной. Но такие сенсации сегодня появляются периодически.
Источник
Эра гаснущих звёзд
 | Ня! Каждый раз, когда вы дискутируете тут о физике в аниме, бог убивает кошкодевочку. Астанавитесь! |
Синопсис сабжа в виде песни «Неизбежность» группы «Комплексные Числа» [1]
В бесконечность и далее!
«Здравствуйте, мне 10 10 10 лет [2] .
Вы хотите знать, что это за эра? Это эпоха, когда звёзды гаснут [3] и конец Вселенной, которую вы знаете, уже не за горами — он затянется ещё на много-много лет, но речь сейчас не об этом. Что представляет собой это самое ваше далекое будущее? Когда-то мы думали, что Вселенная остынет, что энергия конденсируется в материю и весь мир схлопнется в состояние перед Большим Взрывом. Потом обнаружили, что это не так. Но и перегрева Вселенной и её расширения сверх всякой меры — не происходит. Она… обменивается массой с Той стороной, за Пределом. По нашим расчетам, Вселенная не стационарна, она движется. А что есть мы? Ну, после зари космической эры и развития науки и техники люди решили не тратить время на войны и политику, а сосредоточить усилия на том, что неизбежно. Конец Вселенной. Да, вы, наверное, думаете — до этого ещё очень долго. Мы тоже думали — когда, преодолев слабость плоти, обрели бессмертие. Мы думали так и когда в Эпоху Мегаструктур строили искусственные миры. Мы создавали новые виды и расы, мы колонизировали планеты. Наши дома — планеты-странницы, кочующие от солнца к солнцу. Мы двигали небесные тела и зажигали звёзды… Мы познали мир и множество его тайн, в нашей памяти — вся история великих свершений Человечества от первых шагов до последней эры, но лишь одна тайна остаётся загадкой даже для нас — что будет потом? Эту загадку задали нам ещё вы, и вот, на пороге вечности, направляясь к Пределу, мы наконец близки — к последнему научному прорыву».
…Это будущее принадлежит к редкому жанру визионерской фантастики — попытке проникнуть взглядом в будущее так далеко, как только возможно. До самого края Вселенной и ещё дальше. Встречается, по определенным причинам [4] редко.
Это будущее населено — обычно — мудрой и могущественной расой пост-людей. Есть предположение, основанное на некоторых интересных особенностях математики, что именно они являются Предтечами в нашем далеком прошлом [5] . Ну а разные пещерные человеки их называют богами, строят им храмы и поклоняются. Да-да, всё началось с того, что высокоразвитые инопланетяне с горой секретов науки и техники на Землю не прилетели, пришлось самим думать. Но до момента, когда они разовьются в пост-людей, пройдет очень много времени — сперва они разберутся с накопившимися дрязгами и объединятся — либо мирно, вокруг идеи, которая станет связующим звеном множества самых разных людей, черпающих мощь из своего разнообразия; либо мирно, осознав бесперспективность силового решения вопроса, потому что война плодит лишь реваншизм и новые войны, и человечество больше не может тащить в будущее груз омерзительного, кровавого прошлого (и нет, забывать о нём не надо, о нём надо помнить — какими были наши отцы, чтобы не быть на них похожими, а если они считают, что вправе взваливать на своих детей груз мелочных обид, из-за которых они должны друг друга убивать, — то им следует уяснить уже сейчас, что это не так). Либо им досталось прошлое, полное войн, и в конечном счете они поняли, что от отцов им в наследство досталась разрушенная планета с подорванной экосистемой и ради выживания следует предпринять всё возможное, чтобы покончить с войной — иначе она покончит с ними. Либо они решили, что до идеи мира можно, конечно, дойти за тысячу лет развития, но расписанного фантастами прекрасного будущего хочется здесь и сейчас. И это будущее будет построено на костях тех, кто с этой идеей не согласен. Потому что вот вам факт: мирное сообщество не может быть мирным, пока у него есть агрессивные соседи. А так как ресурсов на то, чтобы обеспечивать гражданам достойный уровень жизни и вести войну одновременно, нет (взгляните, на что были похожи страны после первой и второй мировых войн — сплошь разруха, голод, страдания и боль), и учитывая, что каждая система стремится к наиболее эффективному энергораспределению, лучше всего будет затянуть пояс потуже и убить всех, кто ведёт агрессивную риторику и оправдывает свои действия какой-то мутной фигней. Чем в таком случае одни будут отличаться от других? Да ничем, просто у одних будет будущее, а у других — нет. А как они этим будущим распорядятся — это уже зависит от того, кто победит. Победят сторонники разборок по национальному, религиозному, расовому или любому другому принципу — и войны продолжатся. Победят сторонники мира ради всеобщего будущего — и будет мир. При этом есть две вероятности — та, в которой разумная раса как таковая погибнет начисто в войнах, и та, где она избавится от войн. По понятной причине против первого варианта будут абсолютно все, кроме апокалиптических маньяков, а значит, вероятность развития по второму сценарию приближается к единице с каждым годом существования человеческой расы. И да, вы же помните о часах конца света? На самом деле они идут вспять, просто очень медленно.
Так что, в этом мире — горы работы. Привести экосистему в порядок, убрать мусор, ликвидировать к чертям собачьим оружие (и ища чем занять милитаристов), наладить промышленность, сформировать план по организации каждому члену общества достойного уровня жизни и возможностей, без дискриминации и прочей фигни, срыть к чертям пограничные столбы, немного повзрослеть, провозгласить Великую Цель, которая будет путеводной звездой Человечества на многие миллиарды лет вперед, и вперед, к звездам. Сначала — освоение космоса, терраформинг, постройка мегаструктур, проект межзвездного корабля, планирование на десятки тысяч лет вперед — параллельно с попытками улучшить себя, ибо с малой продолжительностью жизни рано или поздно настанет момент, когда человек будет вынужден пол жизни учиться, а вторую половину жалеть о том, на что потратил первую половину.
Конечно же, потребуется переустроить общество. Вероятно, основой общественного устройства будет ноократическая форма правления, старающаяся не впасть в технократию. Естественно, будут и недовольные тем, как ученые топят за прогресс и познание вместо того, чтобы остановиться и просто наслаждаться достигнутым.
Человечество обретёт новые ценности — оно будет стремиться сберечь культуры народов, даже когда самих народов уже не будет. Появятся культурные резервации, где можно будет воочию увидеть мир Дикого Запада и джамахирию, демократию и тоталитаризм, насладиться первобытной простотой и запредельной бюрократической сложностью, архитектурным наследием прошлого и его театральными постановками. Культура будет пытаться изобретать новое, но постоянно натыкаться на замшелые тропы и штампы — ибо для того, чтобы открыть новые способы художественного выражения нужно изменить образ мышления, язык и видение мира — и когда этот прорыв будет достигнут, искусство будет чуточку иным. Возможно в нём будет больше науки — и художник будущего будет покрывать стены университета фреской, изображающей обычные в общем-то вещи (в духе соцреализма), но с цветовой гаммой комплексной плоскости, ну или просто наклеит обои с множеством Мандельброта, если он совсем бесталанный. Изменение способа мышления коснется также языка — как показывает практика, язык стремится к ёмкости смысла, но при этом необходимость диктует отсутствие двусмысленности, и совместить это довольно проблематично [6] , так что вероятнее всего, у нас не будет «единого языка», а будет множество языков, начиная от высокого штиля языка искусства, полного образности и многозначительности, заканчивая кратким и ёмким производственным жаргоном. Избавленные от необходимости массового производства потребительских товаров, люди будут больше уделять времени эстетике вещей — так, что какой-нибудь высокотехничный девайс будущего будет выглядеть словно его сделали по ретрофутуристическим канонам, но не в стиле барокко, а скорее ближе к модерну. Потому что вещь должна быть не просто функциональной, она должна быть прежде всего красивой, дабы каждый взгляд на неё вдохновлял. Но это утилитарный взгляд, ибо на слишком простых вещах глазу зацепиться не за что. Чуть более вероятен вариант, который, поскольку Человечество всегда (даже после достижения своеобразного аналога бессмертия) будет состоять в том числе и из молодёжи — представляется соседством строгой классики типа описанной выше утилитарной, и разнообразного панкования. Башни и тоги, говорите? А турбоготику с неоновыми блузками не хотите? Человеку будущего будет жизненно-необходимо избавиться от серости и уныния окружающей действительности, и как дети тянутся ко всему яркому, так и молодёжь будет — всегда. А старики, у которых всё это тоже было, вечно будут смотреть на них, качать головами и бурчать «эх, молодёжь, вот в наше время» — и осекутся, потому что в их время было всё ровно то же самое, только фасон чуть другой.
Путь к бессмертию и торжеству разума над материей пролегает через раскрытие тайн биологии, физиологии и физики, зато достигнув его, понимаешь, что вокруг стало как-то скучно и однообразно — возникает дефицит информации, самая страшная вещь для пост-человека. Но увлеченный делом, работая не покладая рук, он заметит это, только когда уже нечем будет заняться, ибо нет в нём той радости, что есть у каждого ребёнка, который видит что-то яркое и новое. Пост-человек будет искать более сложные и тяжелые занятия, чтобы хоть как-то отвлечься от скуки и скоротать ещё миллион лет. То, что они создадут в процессе, какая-нибудь молодая раса, возникшая во Вселенной либо спонтанно, либо порождённая от скуки биоинженерами, назовёт божественными чудесами.
Чем заняться? Зажигать звёзды? Создавать материю из энергии? Добывать энергию с помощью максвелловского генератора, смеясь над вторым принципом термодинамики [7] (который никуда не делся, и энергия всё равно остается в системе)? А что дальше? Вот гаснут звёзды, галактики тускнеют, всё реже они озаряются вспышками сверхновых, всё больше вокруг чёрных дыр. Что дальше? Тепловая смерть Вселенной? Схлопывание в сингулярность? Лишь две вещи человечество ценило всегда — это достаток и смелость, ибо первое — это торжество над голодом, а второе — торжество над смертью, а люди ничего не боятся больше, чем голода и смерти. Пост-человек смотрит в лицо Бесконечности. Что ждёт его дальше? Погибнет ли он в бескрайней холодной вселенной, сломленный и отчаявшийся, или же, пройдя долгий путь с огнем в глазах, наконец разгадать Последнюю Тайну, и найти выход? А это уже зависит от того, каким путем он пришел в Эру Гаснущих Звёзд. Учился ли он на своих ошибках. И, разумеется, от автора.
… Но нам — дано заглянуть, хотя бы краем глаза в это далекое будущее. Просто мы боимся, и предпочитаем сочинять байки о попаданцах, выживанцах, пришествии всемогущих инопланетян и вампирах (или эльфах, или кто там сейчас в тренде). Поэтому хорошая визионерская фантастика, отвечающая на вопрос «как?» — это не просто большая, это огромная редкость. В мире произведения, где поднимается этот вопрос можно пересчитать по пальцам одной руки. Произведений, где этот вопрос рассматривается не очень серьёзно — немногим больше.
… Вы говорите, через 22 миллиарда лет случится конец света — w:Большой разрыв, и эру гаснущих звезд мы не увидим? Этого не будет, потому что гипотетический костыль, вставленный в неполную теорию, дабы объяснить несоответствие наблюдаемых фактов с предсказаниями на основе этой теории, никого убить не может [8] . Наша же Вселенная… намного более загадочна, но определенно более дружелюбна, что доказывает наше с вами существование.
Источник