Geekly articles weekly

المستقبل البعيد لنظامنا الشمسي

إذا جلبنا تاريخ الكون من لحظة الانفجار الكبير إلى يومنا هذا إلى مقياس "عام عالمي واحد" ، فماذا سيبدو مستقبلنا؟


لكي تحب شيئًا ما ، يجب أن تتخيل أنه يمكنك خسارته.
- جي كي تشيسترتون

واحدة من أكثر الحقائق إثارة للاهتمام المتعلقة بالكون هي أنه على الرغم من فترة المراقبة القصيرة التي لا تتجاوز بضع مئات من السنين ، فإن الأشخاص الذين درسوا المكونات والقوى الرئيسية التي تشكلنا وبقية الكون كانوا قادرين على فهمه بدقة.

الصورة

قوانين الطبيعة مفهومة بالكامل تقريبًا. نحن نعلم أن عمر كوننا يقارب 13.8 مليار سنة ، على الرغم من حقيقة أن مدة ملاحظاتنا تراوحت بين أجزاء قليلة من الثانية إلى عدة سنوات. تسمح لنا دراساتنا لقوانين الطبيعة بالنظر في التاريخ البعيد للكون وفهم ما كان عليه قبل 13.8 مليار سنة ، وكيف وصل إلى تلك الحالة.



هذا الأمر أكثر إثارة للإعجاب إذا انتقلنا إلى التفكير اللوغاريتمي. في الماضي البعيد للكون ، عندما كان عمره 380 ألف عام فقط ، كان لا يزال ساخنًا جدًا بحيث لا تتشكل الذرات المحايدة. هذا ما نراه في التوهج المتبقي للانفجار الكبير - في إشعاع واقٍ! كان هذا في وقت كان فيه عمر الكون 0.0028٪ من عصر اليوم ، أو 1/36 300 من عمر اليوم.



يمكننا استقراء أكثر ، في الوقت الذي ظهرت فيه النوى الأولى للذرات في الكون ، عندما كان عمرنا 200 ثانية فقط ، أو 4 × 10 -16 من العمر الحالي. وحتى في وقت سابق كان الجو حارًا لدرجة أن أزواج المادة / المادة المضادة ولدت بشكل عفوي عندما كان عمر الكون 10 -18من عمرها الحالي ، بل وأكثر من ذلك ، عندما تم العثور على جميع الجسيمات التي ننشئها في المسرعات ، بما في ذلك بوزون هيجز ، في الكون ، في طاقات يمكن الوصول إليها لفهمنا العلمي قدر الإمكان ، وعمرها 10-28 عامًا من تيارها ،



قمت مؤخرًا بعمل صورة ، عرض الأحداث المهمة في التاريخ ليس فقط على مقياس لوغاريتمي ، ولكن أيضًا على مقياس خطي مضغوط: كيف سيبدو تاريخنا إذا تم ضغطه بدلاً من 13.81 مليار سنة إلى سنة تقويمية. كانت النتيجة مذهلة وتظهر جيدًا الاحتمالات الزمنية التي يمكننا تقييمها.



بعض الأحداث من المقياس:

• انبعاث إشعاع 1 يناير الساعة 0:14 ، وتشكيل الذرات المحايدة الأولى
• 3 يناير تظهر النجوم الأولى
• 13 كانون الثاني / يناير ، أبعد مجرة ​​نراها تنبعث منها الضوء
• تبدأ الهياكل الكبيرة في التشكل في 14 فبراير
• ظهور أول العناقيد المجرية التي تم تشكيلها في 6 مارس
• الشمس وتشكل قرص الكواكب الأولية في 3 سبتمبر • ظهور
أول أشكال الحياة على الأرض في 21 سبتمبر
• المريخ يموت في 12 أكتوبر الغلاف الجوي
• في 2 ديسمبر ، ظهرت أول الكائنات الحية التي تتكاثر جنسيًا على الأرض
• في 30 ديسمبر في الساعة 6:25 صباحًا ، حدث آخر انقراض عظيم ، بما في ذلك الديناصورات
• 31 ديسمبر الساعة 23:53 الأشخاص الأوائل
• 31 ديسمبر الساعة 23:59:59 يدخل الناس إلى الفضاء

لكن هذه الصورة تحكي فقط عن القصة الماضية. ماذا عن مستقبلنا؟ كما قال الفيزيائي الشهير نيلز بور ، فإنه من الصعب للغاية التنبؤ ، خاصة فيما يتعلق بالمستقبل.

أستطيع أن أقول أنه لا يوجد شيء ممتع للغاية ينتظرنا. أنا شخصياً سأعيش حتى الساعة 00: 00: 00.1 في 1 يناير من "السنة المسكونية الثانية". ستكون الأبراج المعروفة لنا أكثر أو أقل تمييزًا حتى 0:02 ، وفي غضون بضع دقائق سيبدأ العصر الجليدي التالي.



لكن كل هذا يحدث بسرعة كبيرة بسبب الضغط الشديد جدًا على المخطط الزمني. لماذا تشتت انتباهك بهذه الأحداث الصغيرة إذا كنا نستطيع التفكير بشكل كبير؟ تسمح لنا قوانين الفيزياء لدينا بالاستقراء ليس فقط في الماضي ، ولكن أيضًا في المستقبل. ويمكننا أن نبدأ بأكبر جسم زاوي في سماء الليل: مجرة ​​أندروميدا.


كيف تتصادم مجرة ​​درب التبانة وأندروميدا

بعد 3-5 مليار سنة ، ستندمج مجرة ​​أندروميدا (وربما مجرة ​​المثلث الأصغر) مع مجرة ​​درب التبانة ، مما سيؤدي إلى تغيير جذري في هيكل مجرتنا وسماء الليل. الآن بعد 2.5 مليون سنة ضوئية منا ، لكنها تتحرك باتجاهنا بسرعة 43 كم / ثانية ، وبالحكم بأفضل المحاكاة ، فإن أول تصادم وتشكيل متفجر للنجوم (الإطار الرابع في الصورة أعلاه) سيحدث في 3 ، 8 مليار سنة - أو 10 أبريل "السنة المسكونية الثانية". ستنتهي في 5.5 مليار سنة ، أي 25 مايو.



بسبب الجاذبية ، ستندمج مجموعة المجرات المحلية معنا نتيجة لذلك ، ولكن بسبب الطاقة المظلمة ، ستهرب جميع المجرات والمجموعات الأخرى - التي لا تتعلق بنا اليوم - وتترك الجزء المرئي من الكون بمليارات أو مئات المليارات من السنين.

لكن لا التوسع المتسارع للكون ، ولا تصادم المجرات لن يؤثر على نظامنا الشمسي. بالمناسبة ، هل تعرف عدد النجوم المحتمل أن تصطدم ببعضها البعض بسبب اندماج أكبر مجرتين في مجموعتنا المحلية؟ ست قطع فقط من أصل تريليون! لذا من الأفضل أن نركز على ركننا من الكون في النظام الشمسي ونرى ما يحدث على وجه التحديد معنا.



ستسخن الشمس مع تقدم العمر وتغلي المحيطات في حوالي 1-2 مليار سنة - أي 8 فبراير ، 2 سنة ، زائد أو ناقص أسبوعين - وتدمر الحياة على الأرض. في 5-7 مليار سنة ، سينتهي الوقود في قلب الشمس ، والذي سيتحول إلى عملاق أحمر يمتص عطارد والزهرة. سيحدث هذا في 8 يونيو ، زائدًا أو ناقصًا في الشهر. نظرًا لخصائص التطور النجمى ، سيتم التخلص من نظام الأرض / القمر ، وسوف ننجو مصير جيراننا الداخليين.



بعد حرق الوقود النووي المتبقي - بشكل رئيسي الهيليوم - ستسقط الشمس الطبقات العليا ، مما سيؤدي إلى ظهور سديم كوكبي ، وسيتقلص جوهرها ويتحول إلى قزم أبيض. هذا هو مصير كل النجوم تقريبًا في عالمنا. لكن الكواكب ستظل تدور حول جثة النجم البارد والممل ، وستنتهي هذه العملية في 9.5 مليار سنة ، أو 8 سبتمبر ، عامين.



كل هذا الوقت ستستمر الأرض في الدوران حول الشمس ، وسوف ينجذب القمر إلى الأرض. وبسبب هذا هناك لحظة دوران - بسبب تأثير قوة خارجية على جسم دوار. ونتيجة لذلك ، سوف يتحرك القمر بعيدًا عن الأرض ، وفي نفس الوقت يبطئ سرعة دورانه. سيكون من الصعب ملاحظة التباطؤ - يتم تقليل طول اليوم بمقدار 1.4 مللي ثانية فقط في مائة عام. لكن لدينا وقت.

وبعد 50 مليار سنة ، ستكون الفترة المدارية للقمر 47 يومًا (مقارنة بـ 27.3 اليوم) ، وسيتباطأ يومنا على مدار 24 ساعة ليصبح 47 اليوم. في هذه اللحظة ، سيتم ربط الأرض والقمر بشكل مرتب معًا ، أي أنهما سيحافظان على نفس الوضع في السماء مع بعضهما البعض. سيحدث هذا في 14 أغسطس من السنة العالمية الخامسة.



ستتحول الأقزام البيضاء في النهاية إلى اللون الأسود وتبرد وتنبعث كل الطاقة. سيستغرق الأمر الكثير من الوقت: حوالي 10 16 سنة وفقًا لتقديراتي ، أو حوالي مليون مرة أطول من العمر الحالي للكون. ستكون جميع ذراتها في مكانها ، وستكون درجة حرارتها أعلى قليلاً من الصفر المطلق. في هذا الوقت ، ستكون سماء الليل سوداء ، لأن جميع نجوم مجموعتنا المحلية ستحترق. سيحدث هذا في حوالي 724000 سنة عالمية!


ستبدو السماء شيء من هذا القبيل. نعم ، مظلمة للغاية.

ستتحول المجرة إلى مكان شديد القسوة. النجوم صغيرة للغاية مقارنة بالمسافات بينها - هناك احتمال بنسبة 0.1٪ فقط أن تصطدم نجمة مثل الشمس أثناء وجودها بنجم آخر. لكن بيننا ، أندروميدا وأعضاء آخرين في المجموعة المحلية ، هناك حوالي تريليون نجم وبقايا نجميّة. في هذه الفوضى ، يمكن أن يوجد نظام نجمي نموذجي لفترة طويلة جدًا بدون اصطدامات بأي شيء ، لكن لدينا الوقت.



بعد حوالي 10 21سنوات ، سيصطدم قزم أسود في وسط النظام الشمسي مع قزم أسود آخر ، مما سيؤدي إلى ظهور مستعر أعظم من النوع Ia ، وسوف يدمر بقايا النظام الشمسي. سيحدث هذا في حوالي 100 مليار سنة عالمية - والتي في السنوات العالمية أكبر بالفعل من العصر الحالي للكون في السنوات الأرضية!



على الأقل يمكن أن يحدث. قد تكون هذه نهاية مسار الحياة للعديد من النجوم في مجموعتنا المحلية ، ولكن ليس كلها. بعد كل شيء ، هناك عملية أخرى ، وفقًا لحساباتي ، أكثر احتمالا في حالتنا - هذا هو انبعاث الجاذبية لنجم من مجموعة محلية ، تعرف باسم "الاسترخاء العنيف". في وجود العديد من الجثث في المدارات الفوضوية ، أحيانًا يغادر أحدهم المدار فجأة ، وتبين أن البعض الآخر مرتبط بقوة أكبر.

يحدث هذا بشكل دوري في مجموعات كروية ويشرح كلاً من ضغطها والعدد الكبير من النجوم الزرقاء الحية بشكل منفصل - أو النجوم القديمة المجمعة معًا - في قلب هذه الآثار القديمة!



إذا رمينا بعيدا ، ثم ماذا؟ هل ستدور الكواكب المتبقية حول نجم ميت في مركز النظام الشمسي إلى الأبد؟



إذا حدث ذلك ، فسيكون لدى الكون الوقت الكافي لتحديد ما يجب فعله بنظامنا. وسنظل في هذه الحالة إلى الأبد ، إن لم يكن لهذا الإشعاع الثقالي الجسيم!

ستنخفض مداراتنا ببطء شديد بمرور الوقت. يمكن أن يستغرق وقت طويل جداً ، حوالي 10 150سنوات ، ولكن في النهاية الأرض ، وجميع الكواكب ، ستنقص مداراتها وتسقط في دوامة إلى الكتلة المركزية للنظام الشمسي. في هذا الوقت ، لن يكون الفرق بين السنوات العادية والسنوات العالمية أساسيًا - فقط اطرح 10 من الدرجة ، واحصل على 10 140 سنة عالمية.

حتى المزيد من الوقت ، 10،200 سنة ، إن لم يكن أكثر ، كان من الممكن أن يسقط دوامة من النجوم القليلة الأخيرة من المجموعة المحلية على الكتلة المركزية المتبقية من التقاء درب التبانة وأندروميدا. لكن هذه الفرصة لا تزعجني بعد الآن.



بعد كل هذا لن يحدث! منذ الثقب الأسود تبخر بالفعل بسبب إشعاع هوكينج! أنه يزيل حتى معظم الثقوب السوداء الهائلة في الكون هو فقط 10 100 سنوات، والثقب الأسود الكتلة الشمسية - 1067 سنة. لذا ، إذا لم تكن هناك آليات تدمير أخرى ، فهذه هي أكبر الفترات الزمنية التي يمكن أن تبقى عليها النجوم ، والمجرات ، والثقوب السوداء ، والأنظمة الشمسية.

ها هو المستقبل البعيد لنظامنا الشمسي ، بناءً على قوانين الفيزياء المعروفة لنا اليوم!

Source: https://habr.com/ru/post/ar399783/

More articles:


All Articles