Hvis vi vet noe nøyaktig om universet vårt, er det at det er ikke-statisk, og endrer seg over tid. Hva har fremtiden for henne?
I dag har vi en standard kosmologisk modell som beskriver universets historie nesten fra det tidspunktet det ble født helt til vår tid. Dessuten er det nå ingen alvorlig grunn til å tro at denne modellen ikke kan tjene som grunnlag for å forutsi den påfølgende utviklingen av vår verden. Det er sant at konkurrenter som tilbyr helt andre scenarier for fremtidige arrangementer. Imidlertid har vi ennå ikke observasjonsdata som skulle indikere et reelt behov ikke bare for å revidere standardmodellen, men til og med å korrigere den på alvor.
Tomhet eller strimler
Nå om fremtiden. Fra standardmodellen følger det at i veldig fjern fremtid vil tyngdekraften praktisk talt forsvinne, og utvidelsesgraden til universet vil begynne å øke eksponentielt. Det ytre rommet vil bli tomt, og raskere og raskere. Imidlertid vil denne hastigheten alltid øke monotont, fra den nåværende æra til tidenes slutt. Standardmodellen utelukker scenarier der vakuumet mister stabiliteten og energitettheten hopper til uendelig på en god tid. I dette tilfellet vil universets utvidelsesgrad også ha en tendens til uendelig, noe som vil føre til brudd og forsvinning av alle materielle objekter - fra galakser og stjerner til atomer og atomkjerner. Noen konkurrenter til standardmodellen spår dette utfallet, men astronomer har ingen data som støtter disse teoriene. Ærlig talt,Selv tar jeg dem ikke på alvor, de er basert på veldig uvanlig fysikk. Standardmodellen er utmerket enig med observasjoner, og det er ikke noe poeng i å forlate den.
Den akselererende ekspansjonen av universet vil bare bety en økning i ekspansjonshastigheten til galakser. Siden tettheten av mørk energi ikke vil endre seg, vil den ikke være i stand til å ødelegge galakser og andre gravitasjonsstabile strukturer som den ikke forhindrer fra eksisterende i den nåværende tidsalder. Dette betyr selvfølgelig ikke at galaksene i seg selv vil forbli i den formen de eksisterer i dag. Over tid vil alle stjerner brenne fusjonsdrivstoff og bli til hvite dverger, nøytronstjerner eller sorte hull. Hullene vil vokse, fusjonere med hverandre og konsumere stjerners rester og interstellar gass. Imidlertid vil disse og andre destruktive prosesser finne sted uten deltakelse av mørk energi.
Lokale nyheter
Salgsfremmende video:
Så hva venter vår egen Galaxy, Melkeveien? Den nærmer seg den nærliggende store spiralgalaksen Andromeda - nå med en hastighet på 110 km / s. Om 6 milliarder år vil begge galakser slå seg sammen og danne en ny stjerneklynge, MilCOMDOU. Sola vil forbli i MilCOMd, bare for å flytte til sin periferi sammenlignet med sin nåværende posisjon i Melkeveien. Ved en interessant tilfeldighet, akkurat da vil den brenne brensel og begi seg ut på banen for kataklysmiske forandringer, som vil ende i omformingen til en hvit dverg.
Så langt har vi snakket om en ganske nær fremtid. Etter stabilisering vil MilCOM opprettholde gravitasjonsstabilitet i gigantiske perioder, minst tusen ganger dagens universelle alder. Men hun vil være alene mye tidligere. Omtrent 100 milliarder år eller litt senere, vil alle fjerne galakser som vi kan observere i dag forsvinne fra dets himmel. På det tidspunktet vil hastigheten på ekspansjonen, forårsaket av utvidelsen av universet, overstige lysets hastighet, slik at fotonene de sender ut aldri vil nå Milfors. På kosmologispråket vil galakser irreversibelt gå utenfor hendelseshorisonten. Deres tilsynelatende lysstyrke vil falle, og til slutt vil de alle visne og gå ut. Så observatører i Milcome vil bare se hennes egne stjerner - selvfølgelig bare de som fremdeles vil avgi lys da. De lyseste røde dvergene vil forbli aktive i lengst tid, men i maksimalt 10 billioner år vil de også begynne å dø.
Standarduniverset
Standardmodellen uttaler at i vår tid endrer universet seg under påvirkning av to hovedfaktorer: tyngdekraften til vanlig og mørk materie og den anti-graviterende effekten av vakuumenergi uten null, som ofte kalles mørk energi.
I den tidlige ungdommen av universet ga energien til elektromagnetisk stråling og nøytrino-flukser også et betydelig bidrag til dens utvikling. Nå er rollen veldig liten, siden tettheten av strålende energi er ekstremt lav og dessuten konstant faller på grunn av utvidelsen av det ytre rom. Samtidig forblir tettheten av mørk energi, slik den ser ut i standardmodellen, konstant. Det avtar ikke med utvidelsen av universet og er allerede tre ganger høyere enn den monotonisk fallende tettheten av vanlig og mørk materie. Derfor forårsaker mørk energi en akselererende utvidelse av universet, som ikke kan innhemmes av galaksenes og det intergalaktiske mediums svekkende tyngdekraft.
Strategiske planer
Når universets alder når en billion år, vil bølgelengden til CMB være lik størrelsen. Så, og enda mer senere, vil ingen detektorer kunne registrere disse ultracold-fotonene. Derfor vil ingen observatører, uansett hvor perfekte instrumenter de har, ikke kunne bruke relikviene som en kilde til astronomisk informasjon.
Nå ligger toppen av spekteret til disse fotonene i mikrobølgeovnområdet, og de blir lett oppdaget av utstyret vårt, og gir den viktigste informasjonen om universets tidlige historie. Den fjerne fremtiden er langt utenfor den standard kosmologiske modellen. Vi kan med rimelighet anta at voksende sorte hull vil absorbere en betydelig del av både baryonisk og mørk materie, men hva vil skje med dets rest, spredt over de store romområdene?
Fysikk hevder at elektroner ikke er utsatt for noen form for forfall, men det er ingen slik sikkerhet om protoner. I følge moderne data kan halveringstiden til et proton ikke være mindre enn 1034 år - dette er mye, men fortsatt ikke evighet. Vi vet heller ikke den langsiktige skjebnen til partikler av mørk materie, som ennå ikke er oppdaget. Den mest sannsynlige prediksjonen for den ultra-fjerne fremtiden koker ned til at universet vil bli ekstremt tomt og kult til nesten absolutt null.
Hvor nøyaktig dette vil skje er fremdeles ukjent, her er det opp til grunnleggende fysikk. Fremtiden på en billion-års skala er imidlertid ganske forutsigbar basert på standardmodellen. Hvis noen nye egenskaper blir oppdaget i vakuumet, vil selvfølgelig dette scenariet måtte revideres, men dette er allerede spekulert.
Avi Loeb, professor, leder for Institutt for astronomi ved Harvard University, direktør for Institute for Theory and Computer Modelling, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Intervjuet av: Alexey Levin, Oleg Makarov, Dmitry Mamontov
