Наступит ли когда-нибудь конец Вселенной?
- Каждая известная звезда во Вселенной сформировала эпоху звездообразования , называемую Звездной эрой
- Вселенная в конечном итоге израсходует весь свой запас звездообразующего материала, и звездообразование прекратится
- Через много триллионов лет последняя звезда погаснет, и останутся только остатки звезд
- Остатки Звезд прекратят свое существование через много триллионов лет, оставив после себя вселенную, наполненную только радиацией
Вселенная существует уже 13,8 миллиарда лет, с момента Большого взрыва и до настоящего времени. Это может показаться долгим сроком, но Вселенная все еще молода по сравнению с тем, как долго она, вероятно, будет существовать. Это может показаться странным, но однажды Вселенная перестанет существовать. Через много триллионов лет сами звезды сгорят, оставив после себя множество звездных остатков, таких как нейтронные звезды, белые карлики и черные дыры. Триллионы и триллионы лет после того, как погаснет последняя звезда; даже остатки звезд будут медленно распадаться, пока во Вселенной не останется ничего, кроме бесконечного моря излучения. Когда и как это произойдет?
Звездная эра
Наша солнечная система и большинство звезд, которые мы видим, сформировались в эпоху космической истории, называемую Звездной эрой. Звездная эра - это период, когда звездообразование происходит по всему космосу. Эта эра началась примерно через миллион лет после Большого взрыва и будет продолжаться еще около 100 триллионов лет. Хотя 100 триллионов лет кажутся долгим сроком, Звездная эра будет одной из самых коротких эпох во Вселенной. Учитывая, что Звездная эра определяется как эпоха, когда звездообразование происходит по всему космосу, ее конец определяется как момент, когда звезда строй останавливается. Идея полного прекращения звездообразования может показаться странной, но это неизбежно, учитывая, что Вселенная содержит конечное количество пригодного для использования водорода. По мере того как звезды используют водород для формирования и эволюции, они постепенно превращают водород в более тяжелые элементы. В конце концов, весь пригодный для использования водород будет сплавлен в более тяжелые элементы, а это означает, что звездообразование будет постепенно замедляться, а затем прекратится. Самые массивные звезды погаснут первыми, так как их более высокие температуры расплавляют водород быстрее, чем звезды с малой массой. В конце концов, все самые яркие звезды во Вселенной сгорят в результате мощных взрывов сверхновых. Они оставят после себя множество звездных остатков, таких как нейтронные звезды, пульсары и черные дыры. Как только все звезды с высокой массой превратятся в сверхновые, останутся только гораздо более тусклые звезды с низкой массой. Следующими будут звезды среднего размера, подобные нашему солнцу. Последними звездами, которые будут существовать во Вселенной, будут красные карлики, скорость синтеза водорода в которых настолько мала, что они будут продолжать светить еще много триллионов лет после того, как все остальные звезды погаснут. В конце концов, они тоже будут сгорать до тех пор, пока не исчезнет самая последняя звезда во Вселенной. Примерно через 100 триллионов лет Вселенная в том виде, в каком мы ее видим, больше не будет существовать, но Вселенная будет далека от смерти. Вместо этого остатки звезд будут продолжать излучать некоторую форму света, и планеты, вероятно, все еще будут существовать вокруг некоторых нейтронных звезд и белых карликов. Более того, планеты-изгои, миры, которые не вращаются вокруг звезды, будут продолжать дрейфовать по пустой, беззвездной вселенной.
Прежде чем погаснут последние звезды, большинство галактик во Вселенной будут расположены на таких огромных расстояниях друг от друга, что будет невозможно наблюдать другую галактику из любой другой галактики. Вселенная расширяется, постоянно увеличивая свои размеры. Из-за количества темной энергии в космосе скорость расширения ускоряется. По мере того как материя отталкивается все дальше и дальше друг от друга, сила тяжести становится слабее, и пространство ускоряется быстрее. В конце концов, большинство объектов пройдут так называемый космический горизонт, а это значит, что они будут так далеко, что их свет никогда не достигнет друг друга. Наш космический горизонт будет постепенно сужаться, пока даже ближайшая галактика не окажется за пределами нашего космического горизонта. Вселенная по-прежнему будет содержать много миллиардов звезд и галактик, но будет невозможно наблюдать что-либо за пределами галактики, в которой вы живете.
Эпоха вырождения
Звездная эра будет одним из самых коротких периодов времени в космической истории по сравнению с последующими эпохами. После того, как последние звезды погаснут, все, что останется, - это остатки звезд. К ним относятся белые карлики, нейтронные звезды, пульсары и черные дыры. Также вполне возможно, что некоторые планеты выживут после Звездной эры. Ученые обнаружили планеты, вращающиеся вокруг нейтронных звезд, и поэтому на самом деле не будет большой натяжкой предположить, что некоторые планеты либо переживут смерть своей звезды, либо некоторые могут даже образоваться в результате смерти своей звезды. В любом случае, некоторые планеты останутся на орбите вокруг остатков звезд еще долго после того, как последние звезды погаснут. Если некоторым из этих планет посчастливится сохранить значительное количество внутреннего тепла, вполне возможно, что они даже могут обладать подповерхностными океанами жидкой воды, которые могут быть последним местом во Вселенной, где может существовать жизнь. Однако в конце концов даже остатки звезд перестанут существовать. Эта эпоха космической истории известна как Эпоха Вырождения, и она, вероятно, продлится многие сотни триллионов лет. Хотя продолжительность их жизни невообразимо велика, даже такие объекты, как белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры, перестанут существовать. Черные дыры исчезнут последними, причем самые большие черные дыры имеют продолжительность жизни, которая может растянуться до 10 ^ 72 лет (единица, за которой следуют 72 нуля).
Эпоха Черной Дыры
Как именно черная дыра перестает существовать? Стивен Хокинг был первым, кто предсказал, что черные дыры будут медленно сжиматься с течением времени и прекратят свое существование в далеком будущем. Хокинг предсказал, что каждая черная дыра испускает поток излучения, называемый излучением Хокинга. Количество излучения Хокинга, испускаемого черной дырой, связано с площадью поверхности черной дыры. Чем больше черная дыра, тем меньше количество излучения Хокинга. Таким образом, чем больше черная дыра, тем больше времени ей требуется, чтобы потерять массу и сжаться. На это уйдут триллионы триллионы лет понадобятся, чтобы крупнейшие черные дыры сжались и исчезли, и все же однажды это произойдет. Когда последняя черная дыра перестанет существовать, все, что останется во Вселенной, - это частицы и излучение, бесцельно дрейфующие в бесконечности. Конец Эры Черных Дыр ознаменует наступление Темной Эры. Как долго продлится эта эпоха, зависит от того, когда распадутся протоны. Поскольку предсказанный период полураспада протонов невозможно наблюдать, ученые должны полагаться на оценки. В настоящее время ученые оценивают период полураспада протона примерно в 1,67 х 10 ^ 34 года. Если это окажется правдой, то последние протоны в конечном итоге распадутся на более мелкие частицы, в данном случае на пионы и позитроны. Однажды даже эти частицы перестанут существовать. Как только все известные частицы распадутся, Вселенной придет конец. Все, что останется, - это бесконечное море пустого пространства.
