Bagaimana alam semesta akan mati

Semesta adalah objek global yang mencakup waktu, ruang, dan semua isinya: galaksi, bintang, planet, bulan-bulan mereka, semua benda lain, semua materi, semua energi. Objek besar dan indah ini pernah lahir. Seperti semua hal baik, Semesta juga memiliki tujuan. Para ilmuwan tampaknya telah memutuskan masa lalu dan kelahiran Semesta. Tetapi prediksi tentang akhir jagat raya tetap menjadi sekumpulan teori yang menghasilkan hasil yang berbeda tergantung pada nilai yang diterima dari beberapa konstanta.

Kelahiran dan kehidupan

Teori dominan tentang asal usul alam semesta dalam sains modern adalah Big Bang . Jika kita mengekstrapolasi ekspansi Semesta yang nyata, 13,799 ± 0,021 miliar tahun lalu, semua materi berada pada satu titik ukuran nol dengan kepadatan dan suhu tak terbatas. Kemudian ekspansi dimulai. Beberapa proses berikut berada dalam pemahaman penuh fisika modern.

Dalam picoseconds , partikel elementer lahir dari plasma quark-gluon . Selanjutnya, proton dan neutron terbentuk dari mereka, yang pada gilirannya memberikan inti isotop cahaya. Sejauh ini, hanya nuklei yang jauh dari atom.

Setelah 70 ribu tahun dari titik awalnya, zat tersebut mulai mendominasi radiasi. Sejak sekitar 380 ribu tahun setelah Big Bang, elektron dan nukleus membentuk atom netral untuk pertama kalinya. Bintang belum ada. Yang pertama terbentuk dari 550 juta tahun setelah Big Bang. Bintang-bintang berkumpul di galaksi. Yang terakhir membentuk interaksi gravitasi dalam kelompok.

Menurut hipotesis nebular , billion9 miliar tahun setelah Big Bang (atau .64,6 miliar tahun lalu) dari satu awan debu gas mulai membentuk apa yang kemudian menjadi tata surya. Sepotong awan dikompres menjadi bola di tengah, bagian-bagian sekitarnya juga dikompresi dan diputar lebih cepat, membentuk disk yang khas. Bintang kita dinyalakan dari sebuah bola, planet-planet terbentuk di daerah dingin dalam materi yang menebal.

Dalam uraian singkat ini, kami tertarik pada kemampuan untuk memprediksi seberapa banyak matahari masih bisa ada. 13,799 miliar tahun setelah semuanya dimulai, kita memiliki Bumi biru dari lautan, kehidupan, dan pornografi gratis melalui jaringan data. Suatu tatanan kehidupan yang nyaman akan ada untuk waktu yang lama, tetapi hanya dengan standar manusia.

2,4 miliar tahun dari sekarang, Bima Sakti dan Galaksi Andromeda akan bertabrakan . Tidak akan ada yang mengamati ini dari Bumi. Kehidupan di planet kita akan mati dalam sekitar satu miliar tahun - matahari akan memberi terlalu banyak panas, dan lautan akan menguap begitu saja. Bintang itu sendiri akan bertahan lama. Siklus hidup matahari. Dalam miliaran tahun




Matahari sudah akan menjadi raksasa merah, yang sudah lama menghabiskan cadangan bahan bakar hidrogennya. Ini akan berkembang sekitar 250 kali. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa sebelum bulan runtuh menjadi katai putih, Matahari akan mengambil alih Bumi, karena orbit planet turun di bawah. Namun, ini tidak masalah - dalam 7,6 miliar tahun, ketika ini terjadi, tidak akan ada yang hidup di planet kita. Matahari akan bersinar selama miliaran tahun, tetapi jauh lebih redup. Pada akhirnya, itu akan berubah menjadi katai hitam . Dalam miliaran tahun, gravitasi bintang-bintang lain akan memilih planet yang tersisa. Tata surya tidak akan ada lagi.

Dalam ratusan juta tahun ke depan, tidak perlu khawatir tentang kematian Bumi - selama periode ini, tata surya stabil. Membakar bahan bakar bintang terdekat dalam miliaran tahun bahkan tidak bisa disebut sebagai masalah. Umat ​​manusia modern memiliki tugas nyata yang mengancam penurunan kualitas hidup yang signifikan. Ada banyak dari mereka: dari antibiotik yang berhenti bekerja karena munculnya bakteri super hingga perubahan iklim global karena pelepasan gas rumah kaca. Akhirnya, ada bahaya yang dangkal untuk memulai perang termonuklir atau menghancurkan diri kita dengan cara lain apa pun.

Mungkin keturunan kita akan menggeser orbit Bumi atau bahkan bergerak darinya. Mungkin Bumi akan selamat dari proses ini tanpa bantuan yang tidak perlu. Tetapi masalah apa yang akan dihadapi oleh post-humanity, yang akan meninggalkan "buaian peradaban"? Apa yang menanti bentuk kehidupan luar bumi lainnya? Pertanyaan tentang nasib akhir Semesta ada di perbatasan sains kosmologis modern.

Kompresi

Alam semesta mengembang, galaksi saling bertebaran. Mungkin kecepatan ekspansi akan melambat, mencapai nol, dan kemudian pergi ke arah yang berlawanan. Alam semesta mungkin mulai menyusut, secara bertahap runtuh menjadi lubang hitam. Dan lubang hitam ini akan bergabung menjadi satu. Hipotesis ini disebut " Kompresi Hebat ".

Dalam hukum Hubble, kondisi perluasan alam semesta ditentukan oleh kepadatannya. Jika kerapatan lebih rendah dari kritis , maka Semesta akan terus meningkat dalam ukuran dan dingin. Jika kepadatan Alam Semesta lebih tinggi, maka gaya gravitasi secara bertahap akan menghentikan resesi dan mengarahkannya kembali. Alam semesta akan menyusut. Runtuhnya akan berbeda dari ekspansi asli. Gugusan besar galaksi bersatu



, kemudian seluruh galaksi mulai bergabung. Pada titik tertentu, bintang-bintang saling berdekatan sehingga sering bertabrakan. Bintang-bintang tidak akan mampu menghilangkan panas yang dihasilkan dan akan mulai meledak, meninggalkan gas panas yang tidak homogen. Karena kenaikan suhu, atom-atomnya akan membusuk menjadi partikel elementer, yang akan diserap oleh lubang hitam yang menyatu. Hipotesis tidak menunjukkan akhir dari apa yang akan terjadi.

Ada hipotesis lain, kelanjutan - Rebound besar . Sebuah pernyataan sederhana mengatakan bahwa Semesta mengalami siklus Big Bangs dan Big Compressions. Mungkin alam semesta ini muncul sebagai akibat dari keruntuhan yang sebelumnya. Ini berarti bahwa kita hidup di salah satu titik siklus tanpa henti perasan dan ledakan. Namun, penomoran mereka tidak masuk akal karena lewatnya titik singularitas. Beberapa teori mengklaim bahwa Kompresi Hebat akan menghasilkan keadaan yang sama dari mana semuanya dimulai. Big Bang lain akan terjadi. Siklus akan berlanjut tanpa batas.

Tetapi pengamatan eksperimental terbaru dari supernova jauh sebagai objek luminositas standar dan pemetaan CMB menunjukkan bahwa ekspansi tidak melambat, tetapi hanya mempercepat .

Ekstensi

Kesenjangan besar menunjukkan bahwa suatu saat di masa depan, semua masalah Semesta, bintang dan galaksi, partikel subatomik, ruang itu sendiri dan waktu akan terkoyak oleh kecepatan ekspansi. Skenario kematian ini mengatakan bahwa Bimasakti akan membusuk 60 juta tahun sebelum final, pekerjaan tata surya akan terganggu dalam tiga bulan. Setengah jam sebelum Big Break, Bumi (atau planet serupa) akan runtuh, dalam satu atom nanodetik akan mulai runtuh. Menurut hipotesis, semua ini akan terjadi hanya setelah 22 miliar tahun, setelah memudarnya Matahari menjadi katai putih.

Namun, teori yang paling populer tetap ekspansi konstan dan Kematian Termal berikutnya.

Selama miliaran tahun, bintang-bintang akan terbakar. Dari sisa-sisa kerdil putih mereka, bintang-bintang neutron dan lubang hitam akan lahir. Setelah 150 miliar tahun dari saat ini, dengan percepatan resesi galaksi yang sama, semua galaksi di luar Grup Lokal akan melampaui cakrawala kosmologis. Peristiwa dalam Grup Lokal tidak akan dapat memengaruhi peristiwa di galaksi jauh, dan sebaliknya. Saat mengamati galaksi yang jauh, waktu akan melambat, dan kemudian berhenti. Dengan kata lain, setelah 150 miliar tahun, seorang pengamat di Grup Lokal tidak akan pernah melihat peristiwa di galaksi yang jauh. Tidak ada penerbangan ke mereka, atau bentuk komunikasi apa pun akan mungkin.

Setelah 800 miliar tahun, luminositas Grup Lokal akan menurun secara nyata. Bintang yang menua akan mengeluarkan lebih sedikit cahaya, bintang katai merah akan mati dalam warna putih. Setelah 2 triliun tahun dari saat ini, karena pergeseran merah, galaksi-galaksi terpencil tidak akan dapat dideteksi dengan cara apa pun: bahkan panjang gelombang sinar gamma mereka akan lebih tinggi dari ukuran alam semesta yang diamati.


Setelah 100 triliun tahun, pembentukan bintang akan berakhir, sisa-sisa mereka akan bercahaya di angkasa. Setelah bintang terakhir keluar, ruang sesekali akan menyala oleh kilatan merger dua kurcaci putih. Setelah 10 hingga ¹⁵ tahun, planet-planet akan jatuh pada sisa-sisa bintang sebelumnya, atau pergi ke badan lain. Demikian pula, 10 ¹⁹ -10 ²⁰ tahun benda meninggalkan galaksi. Sebagian kecil dari benda-benda akan jatuh ke dalam lubang hitam supermasif.

Perkembangan selanjutnya tergantung pada apakah proton stabil atau tidak. Beberapa percobaan mengklaim bahwa waktu paruh minimum proton adalah 10 ³⁴ tahun. Jika ini benar, setelah 10 ⁴⁰tahun di alam semesta akan tetap hampir hanya lepton dan foton. Sisa-sisa bintang akan menghilang, hanya lubang hitam yang tersisa. Mungkin proses kematian nukleon akan memakan waktu lebih lama.

Setelah 10 ¹⁰⁰ tahun dari saat ini, lubang hitam akan menguap oleh radiasi Hawking . Akhirnya, alam semesta akan hampir sepenuhnya kosong. Foton, neutrino, elektron, dan positron akan terbang di dalamnya, sesekali bertabrakan.

Jika proton stabil, maka setelah 10 ¹⁵⁰⁰ fusi dingin dan tunneling kuantum, inti cahaya akan berubah menjadi ⁵⁶ atom besi Fe. Elemen yang lebih berat dari isotop ini akan membusuk dengan emisi partikel alfa. Di 10 ^{10 26}Selama bertahun-tahun, tunneling kuantum akan mengubah benda besar menjadi lubang hitam. Mungkin bintang besi akan berubah menjadi bintang neutron 10 ^{10 76} tahun dari sekarang.

Sangat mungkin bahwa dalam 10 ^{10 10 56} tahun, fluktuasi kuantum akan memunculkan Big Bang baru. Meskipun bahkan makhluk rasional dapat muncul dalam kekosongan ini: perkiraan kasar waktu kelahiran otak Boltzmann  adalah sekali setiap 10 ^{10 50} tahun.

---

Ada hipotesis lain yang lebih eksotis. Sebagai contoh, pada 2010, para ilmuwan memperkirakan bahwa dalam lima miliar tahun ke depan waktu akan berakhir . Acara ini akan sulit dilihat atau diprediksi, dijanjikan tiba-tiba. Ruang dapat berakhir karena jatuhnya vakum palsu ke dalam keadaan energi yang benar dan lebih rendah, yang, mungkin, akan menyebabkan kehancuran total objek-objek Semesta.

Semua hipotesis ini dirancang untuk realitas terkini dari persamaan keadaan sederhana .untuk energi gelap. Seperti namanya, sedikit yang diketahui tentang energi gelap. Jika model inflasi Semesta benar, maka pada saat-saat pertama setelah Big Bang ada bentuk-bentuk energi gelap lainnya. Mungkin persamaan negara akan berubah. Kesimpulan yang bisa ditarik darinya akan berubah. Sulit untuk memprediksi apa yang kita pelajari tentang energi gelap jika itu dikembangkan hanya pada akhir abad terakhir.

Namun dalam semua kasus, kematian Semesta adalah fenomena yang sangat jauh menurut standar umat manusia. Jika Anda melihatnya dari skala harapan hidup seseorang, itu terlalu global untuk dikhawatirkan.

Source: https://habr.com/ru/post/id397965/