Comment l'univers va mourir
L'Univers est un objet global qui comprend le temps, l'espace et tout son contenu: les galaxies, les étoiles, les planètes, leurs lunes, tous les autres corps, toute la matière, toute l'énergie. Cet objet énorme et merveilleux est né une fois. Comme toutes les bonnes choses, l'Univers a aussi sa fin. Les scientifiques semblent avoir décidé du passé et de la naissance de l'Univers. Mais les prédictions sur la fin de l'univers restent un ensemble de théories qui produisent des résultats différents selon les valeurs acceptées de plusieurs constantes.Naissance et vie
La théorie dominante de l'origine de l'univers dans la science moderne est le Big Bang . Si nous extrapolons l'expansion apparente de l'Univers, il y a 13,799 ± 0,021 milliards d'années, toute la matière était à un point de taille zéro avec une densité et une température infinies. Puis l'expansion a commencé. Peu des processus suivants entrent dans la pleine compréhension de la physique moderne.En quelques picosecondes , des particules élémentaires sont nées du plasma quark-gluon . Par la suite, des protons et des neutrons ont été formés à partir d'eux, qui à leur tour ont donné des noyaux d'isotopes légers. Jusqu'à présent, seuls les noyaux sont loin des atomes.Après 70 000 ans à partir du point de départ, la substance commence à dominer le rayonnement. Depuis environ 380 mille ans après le Big Bang, les électrons et les noyaux forment pour la première fois des atomes neutres. Les étoiles n'existent pas encore. Les tout premiers sont formés à partir de 550 millions d'années après le Big Bang. Les étoiles se rassemblent dans les galaxies. Ce dernier forme une interaction gravitationnelle en grappes.Selon l' hypothèse nébulaire , 9 milliards d'années après le Big Bang (ou 4,6 milliards d'années) à partir d'un seul nuage de poussière de gaz ont commencé à former ce qui allait devenir le système solaire. Un fragment du nuage a été comprimé en une boule au centre, ses parties environnantes ont également été compressées et tournées plus rapidement, formant un disque caractéristique. Notre étoile était éclairée par une boule, des planètes formées dans des régions froides en matière épaississante.Dans cette courte description, nous nous intéressons à la capacité de prédire combien le soleil peut encore exister. 13,799 milliards d'années après le début, nous avons un bleu de la Terre des océans, de la vie et de la pornographie gratuite sur les réseaux de données. Un ordre de vie commode existera longtemps, mais uniquement selon les normes humaines.Dans 2,4 milliards d'années, la Voie lactée et la galaxie d'Andromède vont entrer en collision . Il n'y aura personne pour observer cela depuis la Terre. La vie sur notre planète s'éteindra dans environ un milliard d'années - le soleil donnera trop de chaleur et les océans s'évaporeront tout simplement. L'étoile elle-même durera longtemps. Le cycle de vie du soleil. En milliards d'années
Le soleil sera déjà une géante rouge, épuisée depuis longtemps ses réserves d'hydrogène. Il augmentera d'environ 250 fois. Certaines études montrent qu'avant que la lune ne s'effondre en une naine blanche, le Soleil prendra néanmoins le contrôle de la Terre, alors que l'orbite de la planète descendra en dessous. Cependant, cela n'a pas d'importance - dans 7,6 milliards d'années, lorsque cela se produira, il n'y aura rien de vivant sur notre planète. Le soleil brillera pendant des milliards d'années, mais beaucoup plus faible. Au final, il deviendra une naine noire . En milliards d'années, la gravité des autres étoiles sélectionnera les planètes restantes. Le système solaire cessera d'exister.Dans les centaines de millions d'années à venir, il n'y a pas lieu de s'inquiéter de la mort de la Terre - pendant cette période, le système solaire est stable. Brûler du carburant de l'étoile la plus proche en milliards d'années ne peut même pas être considéré comme un problème. L'humanité moderne a de véritables tâches qui menacent une détérioration significative de la qualité de vie. Il y en a beaucoup: des antibiotiques qui cessent de fonctionner en raison de l'apparition de superbactéries au changement climatique mondial dû à la libération de gaz à effet de serre. Enfin, il existe un danger banal de déclencher une guerre thermonucléaire ou de nous détruire de toute autre manière.Peut-être que nos descendants déplaceront l'orbite de la Terre ou même s'en déplaceront. Peut-être que la Terre survivra à ce processus sans aide inutile. Mais à quels problèmes la post-humanité sera-t-elle confrontée, qui laissera le «berceau de la civilisation»? Qu'est-ce qui attend les autres formes de vie extraterrestres? La question du sort ultime de l'Univers est à la frontière de la science cosmologique moderne.La compression
L'univers est en expansion, les galaxies se dispersent les unes des autres. Peut-être que la vitesse d'expansion ralentira, atteindra zéro, puis ira dans la direction opposée. L'univers peut commencer à rétrécir, s'effondrant progressivement dans des trous noirs. Et ces trous noirs fusionneront en un seul. Cette hypothèse est appelée « grande compression ».Dans la loi de Hubble, l' état d'expansion de l'univers est déterminé par sa densité. Si la densité est inférieure à la valeur critique , l'Univers continuera d'augmenter en taille et de se refroidir. Si la densité de l'Univers est plus élevée, la force gravitationnelle arrêtera progressivement la récession et la ramènera. L'univers se rétrécira. L'effondrement sera différent de l'extension d'origine. D'énormes amas de galaxies se réunissent
, puis des galaxies entières commencent à fusionner. À un moment donné, les étoiles se rapprochent tellement les unes des autres qu'elles en viennent à de fréquentes collisions. Les étoiles ne pourront pas dissiper la chaleur générée et commenceront à exploser, laissant un gaz chaud et inhomogène. En raison de l'augmentation de la température, ses atomes se décomposent en particules élémentaires, qui seront absorbées par les trous noirs fusionnés. L'hypothèse n'indique pas quelle sera la fin.Il y a une autre hypothèse, la suite - Grand rebond . Une simple déclaration dit que l'Univers connaît des cycles de Big Bangs et de Big Compressions. Peut-être que cet univers est né de l'effondrement du précédent. Cela signifie que nous vivons dans l'un des points d'un cycle sans fin de pressions et d'explosions. Cependant, leur numérotation n'a pas de sens en raison du passage du point de singularité. Certaines théories affirment que la Grande Compression aboutira au même état à partir duquel tout a commencé. Un autre Big Bang se produira. Le cycle se poursuivra indéfiniment.Mais des observations expérimentales récentes de supernovae éloignées en tant qu'objets de luminosité standard et de cartographie de CMB montrent que l'expansion ne ralentit pas, mais s'accélère seulement .Extension
Le grand écart suggère que dans le futur, toute la matière de l'Univers, les étoiles et les galaxies, les particules subatomiques, l'espace lui-même et le temps seront déchirés par la vitesse d'expansion. Le scénario de cette mort dit que la Voie lactée va se dégrader 60 millions d'années avant la finale, le travail du système solaire sera bouleversé dans trois mois. Une demi-heure avant le Big Break, la Terre (ou une planète similaire) s'effondrera, en une nanoseconde les atomes commenceront à s'effondrer. Selon l'hypothèse, tout cela ne se produira qu'après 22 milliards d'années, après la disparition du Soleil en une naine blanche.Cependant, la théorie la plus populaire reste l' expansion constante et la mort thermique subséquente.Pendant des milliards d'années, les étoiles s'épuisent. De leurs restes des naines blanches, des étoiles à neutrons et des trous noirs vont naître. Après 150 milliards d'années à partir du moment actuel, avec la même accélération de la récession des galaxies, toutes les galaxies en dehors du Groupe Local dépasseront l'horizon cosmologique. Les événements du groupe local ne pourront pas influencer les événements dans les galaxies éloignées, et vice versa. Lorsque vous observez une galaxie éloignée, le temps ralentira, puis s'arrêtera. En d'autres termes, après 150 milliards d'années, un observateur du groupe local ne verra jamais d'événements dans des galaxies lointaines. Aucun vol vers eux, ni aucune forme de communication ne sera possible.Après 800 milliards d'années, la luminosité du Groupe Local diminuera sensiblement. Les étoiles vieillissantes dégagent moins de lumière, les naines rouges s'éteignent en blanc. Après 2 billions d'années à partir du moment actuel, en raison du décalage vers le rouge, les galaxies éloignées seront impossibles à détecter de quelque manière que ce soit: même la longueur d'onde de leurs rayons gamma sera supérieure à la taille de l'univers observé.Après 100 billions d'années, la formation des étoiles prendra fin, leurs restes brilleront faiblement dans l'espace. Après l'extinction de la dernière étoile, l'espace sera parfois éclairé par des éclairs de fusions de deux naines blanches. Après 10 à 15 ans, les planètes tomberont sur les restes de leurs anciennes étoiles ou iront vers d'autres corps. De même, les 10 19 -10 20 objets ans quittent la galaxie. Une petite partie des objets tombera dans un trou noir supermassif.La poursuite du développement dépend de la stabilité ou non du proton. Certaines expériences affirment que la demi-vie minimale d'un proton est de 10 34 ans. Si cela est vrai, après 10 40les années dans l'univers ne resteront presque que des leptons et des photons. Les restes d'étoiles disparaîtront, seuls les trous noirs resteront. Peut-être que le processus de mort des nucléons prendra plus de temps.Après 10 100 ans à partir du moment actuel, les trous noirs s'évaporeront par rayonnement Hawking . Enfin, l'univers sera presque complètement vide. Des photons, des neutrinos, des électrons et des positrons y volent, se heurtant parfois.Si les protons sont stables, après 10 1500 fusions à froid et tunnels quantiques, les noyaux légers se transformeront en 56 atomes de fer Fe. Les éléments plus lourds que cet isotope se désintégreront avec l'émission de particules alpha. Dans 10 10 26Pendant des années, la tunnelisation quantique transformera de gros objets en trous noirs. Peut-être que les étoiles de fer se transformeront en étoiles à neutrons dans 10 10 76 ans.Il est probable que dans 10 10 10 56 ans, les fluctuations quantiques donneront naissance à un nouveau Big Bang. Même si une créature rationnelle peut surgir dans ce vide: une estimation approximative du moment de la naissance du cerveau de Boltzmann est une fois tous les 10 10 50 ans.
Il existe d'autres hypothèses plus exotiques. Par exemple, en 2010, les scientifiques ont prédit que dans cinq milliards d'années, cela prendrait fin . Cet événement sera difficile à voir ou à prévoir, il est promis d'être soudain. L'espace peut se terminer en raison de l'effondrement du faux vide dans un véritable état d'énergie inférieure, ce qui, éventuellement, entraînera la destruction complète des objets de l'Univers.Toutes ces hypothèses sont conçues pour les réalités actuelles d'une simple équation d'état.pour l'énergie sombre. Comme son nom l'indique, on sait peu de choses sur l'énergie sombre. Si le modèle inflationniste de l'Univers est correct, alors dans les premiers moments après le Big Bang, il y avait d'autres formes d'énergie sombre. Peut-être que l'équation d'état changera. Les conclusions qui peuvent en être tirées changeront. Il est difficile de prédire ce que nous apprenons sur l'énergie noire si elle n'a été développée qu'à la fin du siècle dernier.Mais dans tous les cas, la mort de l'Univers est un phénomène très éloigné selon les normes de l'humanité. Si vous le regardez à l'échelle de l'espérance de vie d'une personne, c'est un événement trop mondial pour vous inquiéter.Source: https://habr.com/ru/post/fr397965/
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