Cómo morirá el universo
El Universo es un objeto global que incluye el tiempo, el espacio y todos sus contenidos: galaxias, estrellas, planetas, sus lunas, todos los demás cuerpos, toda la materia, toda la energía. Este enorme y maravilloso objeto nació una vez. Como todas las cosas buenas, el Universo también tiene su fin. Los científicos parecen haber decidido sobre el pasado y el nacimiento del Universo. Pero las predicciones sobre el fin del universo siguen siendo un conjunto de teorías que producen resultados diferentes dependiendo de los valores aceptados de varias constantes.Nacimiento y vida
La teoría dominante del origen del universo en la ciencia moderna es el Big Bang . Si extrapolamos la expansión aparente del Universo, hace 13.799 ± 0.021 mil millones de años, todo el asunto estaba en un punto de tamaño cero con densidad y temperatura infinitas. Entonces comenzó la expansión. Pocos de los siguientes procesos caen dentro de la comprensión completa de la física moderna.Dentro de los picosegundos , las partículas elementales nacieron del plasma quark-gluon . Posteriormente, se formaron protones y neutrones a partir de ellos, que a su vez dieron núcleos de isótopos de luz. Hasta ahora, solo el núcleo - la materia está lejos de los átomos.Después de 70 mil años desde el punto de partida, la sustancia comienza a dominar la radiación. Desde aproximadamente 380 mil años después del Big Bang, los electrones y los núcleos forman átomos neutros por primera vez. Las estrellas aún no existen. Los primeros se forman a partir de 550 millones de años después del Big Bang. Las estrellas se reúnen en galaxias. Este último forma interacción gravitacional en grupos.Según la hipótesis nebular , ≈9 mil millones de años después del Big Bang (o hace billion4,6 mil millones de años) a partir de una sola nube de polvo de gas comenzó a formar lo que luego se convertiría en el sistema solar. Un fragmento de la nube se comprimió en una bola en el centro, sus partes circundantes también se comprimieron y giraron más rápido, formando un disco característico. Nuestra estrella estaba iluminada por una bola, los planetas se formaron en regiones frías en materia espesa.En esta breve descripción, estamos interesados en la capacidad de predecir cuánto puede existir el sol. 13.799 mil millones de años después de que todo comenzó, tenemos un azul tierra de los océanos, la vida y la pornografía gratuita a través de las redes de datos. Un orden de vida conveniente existirá durante mucho tiempo, pero solo para los estándares humanos.Dentro de 2.400 millones de años, la Vía Láctea y la Galaxia de Andrómeda colisionarán . No habrá nadie para observar esto desde la Tierra. La vida en nuestro planeta morirá en aproximadamente mil millones de años: el sol dará demasiado calor y los océanos simplemente se evaporarán. La estrella misma durará mucho tiempo. El ciclo de vida del sol. En miles de millones de años
El sol ya será un gigante rojo, agotado durante mucho tiempo sus reservas de combustible de hidrógeno. Se expandirá unas 250 veces. Algunos estudios muestran que antes de que la luna se derrumbe en una enana blanca, el Sol, sin embargo, se hará cargo de la Tierra, a medida que la órbita del planeta desciende. Sin embargo, esto no importa: en 7,6 mil millones de años, cuando esto suceda, no habrá nada vivo en nuestro planeta. El sol brillará durante miles de millones de años, pero mucho más tenue. Al final, se convertirá en una enana negra . En miles de millones de años, la gravedad de otras estrellas seleccionará los planetas restantes. El sistema solar dejará de existir.En los próximos cientos de millones de años, no hay necesidad de preocuparse por la muerte de la Tierra; durante este período, el sistema solar es estable. Quemar combustible de la estrella más cercana en miles de millones de años no puede considerarse ni siquiera un problema. La humanidad moderna tiene tareas reales que amenazan con un deterioro significativo en la calidad de vida. Hay muchos de ellos: desde antibióticos que dejan de funcionar debido a la aparición de superbacterias hasta el cambio climático global debido a la liberación de gases de efecto invernadero. Finalmente, existe el peligro banal de comenzar una guerra termonuclear o de destruirnos de cualquier otra manera.Quizás nuestros descendientes cambiarán la órbita de la Tierra o incluso se moverán de ella. Quizás la Tierra sobrevivirá a este proceso sin ayuda innecesaria. Pero, ¿qué problemas enfrentará la humanidad posterior, que dejará la "cuna de la civilización"? ¿Qué le espera a otras formas de vida extraterrestres? La cuestión del destino final del Universo está en el límite de la ciencia cosmológica moderna.Compresión
El universo se está expandiendo, las galaxias se dispersan entre sí. Quizás la velocidad de expansión disminuirá, alcanzará cero y luego irá en la dirección opuesta. El universo puede comenzar a encogerse, colapsando gradualmente en agujeros negros. Y estos agujeros negros se fusionarán en uno. Esta hipótesis se llama " Gran Compresión ".En la ley de Hubble, el estado de expansión del universo está determinado por su densidad. Si la densidad es menor que la crítica , entonces el Universo continuará aumentando de tamaño y enfriándose. Si la densidad del Universo es mayor, entonces la fuerza gravitacional detendrá gradualmente la recesión y la dirigirá de regreso. El universo se encogerá. El colapso será diferente de la expansión original. Enormes cúmulos de galaxias se unen
, entonces galaxias enteras comienzan a fusionarse. En algún momento, las estrellas se acercan tanto que llegan a colisiones frecuentes. Las estrellas no podrán disipar el calor generado y comenzarán a explotar, dejando un gas caliente no homogéneo. Debido al aumento de la temperatura, sus átomos se descompondrán en partículas elementales, que serán absorbidas por los agujeros negros fusionados. La hipótesis no indica cuál será el final.Hay otra hipótesis, la continuación: gran rebote . Una declaración simple dice que el Universo experimenta ciclos de Big Bangs y Big Compressions. Quizás este universo surgió como resultado del colapso del anterior. Esto significa que vivimos en uno de los puntos de un ciclo interminable de apretones y explosiones. Sin embargo, su numeración no tiene sentido debido al paso del punto de singularidad.. Algunas teorías afirman que la Gran Compresión dará como resultado el mismo estado a partir del cual comenzó todo. Otro Big Bang sucederá. El ciclo continuará indefinidamente.Pero las observaciones experimentales recientes de supernovas distantes como objetos de luminosidad estándar y mapeo de CMB muestran que la expansión no se ralentiza, sino que solo se acelera .Extensión
La gran brecha sugiere que en algún momento en el futuro, toda la materia del Universo, las estrellas y galaxias, las partículas subatómicas, el espacio mismo y el tiempo serán destrozados por la velocidad de expansión. El escenario de esta muerte dice que la Vía Láctea decaerá 60 millones de años antes de la final, el trabajo del Sistema Solar se verá afectado en tres meses. Media hora antes del Big Break, la Tierra (o un planeta similar) colapsará, en un nanosegundo los átomos comenzarán a colapsar. Según la hipótesis, todo esto sucederá solo después de 22 mil millones de años, después de la desvanecimiento del Sol en una enana blanca.Sin embargo, la teoría más popular sigue siendo la expansión constante y la posterior muerte térmica .Durante miles de millones de años, las estrellas se quemarán. De sus restos nacerán enanas blancas, estrellas de neutrones y agujeros negros. Después de 150 mil millones de años desde el momento actual, con la misma aceleración de la recesión de las galaxias, todas las galaxias fuera del Grupo Local irán más allá del horizonte cosmológico. Los eventos en el grupo local no podrán influir en eventos en galaxias distantes, y viceversa. Al observar una galaxia distante, el tiempo se ralentizará y luego simplemente se detendrá. En otras palabras, después de 150 mil millones de años, un observador en el Grupo Local nunca verá eventos en galaxias distantes. Ni vuelos a ellos, ni ninguna forma de comunicación será posible.Después de 800 mil millones de años, la luminosidad del Grupo Local disminuirá notablemente. Las estrellas que envejecen emitirán menos luz, las enanas rojas morirán en blanco. Después de 2 billones de años desde el momento actual, debido al desplazamiento hacia el rojo, las galaxias remotas serán imposibles de detectar de ninguna manera: incluso la longitud de onda de sus rayos gamma será mayor que el tamaño del universo observado.Después de 100 billones de años, la formación de estrellas terminará, sus restos brillarán tenuemente en el espacio. Después de que se apaga la última estrella, el espacio se iluminará ocasionalmente con destellos de fusiones de dos enanas blancas. Después de 10 a 15 años, los planetas caerán sobre los restos de sus antiguas estrellas o irán a otros cuerpos. Del mismo modo, los 10 19 -10 20 años los objetos abandonar la galaxia. Una pequeña parte de los objetos caerá en un agujero negro supermasivo.El desarrollo adicional depende de si el protón es estable o no. Algunos experimentos afirman que la vida media mínima de un protón es de 10 34 años. Si esto es cierto, después de 10 40años en el universo permanecerán casi solo leptones y fotones. Los restos de estrellas desaparecerán, solo quedarán agujeros negros. Quizás el proceso de muerte de los nucleones llevará más tiempo.Después de 10 100 años desde el momento actual, los agujeros negros se evaporarán por la radiación de Hawking . Finalmente, el universo estará casi completamente vacío. Los fotones, neutrinos, electrones y positrones volarán en él, colisionando ocasionalmente.Si los protones son estables, luego de 10 1500 fusión en frío y túnel cuántico, los núcleos de luz se convertirán en 56 átomos de hierro Fe. Los elementos más pesados que este isótopo se descompondrán con la emisión de partículas alfa. En 10 10 26Durante años, el túnel cuántico convertirá objetos grandes en agujeros negros. Quizás las estrellas de hierro se convertirán en estrellas de neutrones 10 10 76 años a partir de ahora.Es probable que en 10 10 10 56 años, las fluctuaciones cuánticas den lugar a un nuevo Big Bang. Aunque incluso una criatura racional puede surgir en este vacío: una estimación aproximada del tiempo del nacimiento del cerebro de Boltzmann es una vez cada 10 10 50 años.
Hay otras hipótesis más exóticas. Por ejemplo, en 2010, los científicos predijeron que en cinco mil millones de años el tiempo terminaría . Este evento será difícil de ver o de alguna manera predecir, se promete que será repentino. El espacio puede terminar debido al colapso del falso vacío en un estado verdadero de menor energía, lo que, posiblemente, implicará la destrucción completa de los objetos del Universo.Todas estas hipótesis están diseñadas para las realidades actuales de una simple ecuación de estado.para energía oscura Como su nombre lo indica, se sabe poco sobre la energía oscura. Si el modelo inflacionario del Universo es correcto, en los primeros momentos después del Big Bang hubo otras formas de energía oscura. Quizás cambie la ecuación de estado. Las conclusiones que se pueden sacar de él cambiarán. Es difícil predecir lo que aprendemos sobre la energía oscura si se desarrolló solo a fines del siglo pasado.Pero en todos los casos, la muerte del Universo es un fenómeno muy distante según los estándares de la humanidad. Si lo mira desde la escala de la esperanza de vida de una persona, es un evento demasiado global como para preocuparse.Source: https://habr.com/ru/post/es397965/
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