Como o universo morrerá
O Universo é um objeto global que inclui tempo, espaço e todo o seu conteúdo: galáxias, estrelas, planetas, suas luas, todos os outros corpos, toda matéria, toda energia. Este objeto enorme e maravilhoso nasceu uma vez. Como todas as coisas boas, o universo também tem seu fim. Os cientistas parecem ter decidido sobre o passado e o nascimento do Universo. Mas as previsões sobre o fim do universo continuam sendo um conjunto de teorias que produzem resultados diferentes, dependendo dos valores aceitos de várias constantes.Nascimento e vida
A teoria dominante da origem do universo na ciência moderna é o Big Bang . Se extrapolamos a aparente expansão do Universo, 13.799 ± 0,021 bilhões de anos atrás, toda a matéria estava em um ponto de tamanho zero com densidade e temperatura infinitas. Então a expansão começou. Poucos dos seguintes processos se enquadram no entendimento completo da física moderna.Dentro de picossegundos , partículas elementares nasceram do plasma de quarks e glúons . Posteriormente, prótons e nêutrons foram formados a partir deles, que por sua vez deram núcleos de isótopos de luz. Até agora, apenas a matéria nuclear está longe de átomos.Após 70 mil anos a partir do ponto de partida, a substância começa a dominar a radiação. Desde cerca de 380 mil anos após o Big Bang, elétrons e núcleos formam átomos neutros pela primeira vez. Estrelas ainda não existem. Os primeiros são formados 550 milhões de anos após o Big Bang. Estrelas se reúnem em galáxias. O último forma interação gravitacional em aglomerados.De acordo com a hipótese nebular , 9 bilhões de anos após o Big Bang (ou 4,6 bilhões de anos atrás) de uma única nuvem de poeira de gás começaram a formar o que mais tarde se tornaria o sistema solar. Um fragmento da nuvem foi comprimido em uma bola no centro, suas partes circundantes também foram comprimidas e giradas mais rapidamente, formando um disco característico. Nossa estrela foi iluminada por uma bola, planetas formados em regiões frias em matéria espessa.Nesta breve descrição, estamos interessados na capacidade de prever quanto o sol ainda pode existir. 13,799 bilhões de anos depois de tudo começar, temos um azul da Terra dos oceanos, vida e pornografia gratuita nas redes de dados. Uma ordem de vida conveniente existirá por um longo tempo, mas apenas pelos padrões humanos.Daqui a 2,4 bilhões de anos, a Via Láctea e a Galáxia de Andrômeda colidirão . Não haverá ninguém para observar isso da Terra. A vida em nosso planeta desaparecerá em cerca de um bilhão de anos - o sol dará muito calor e os oceanos simplesmente evaporarão. A própria estrela vai durar muito tempo. O ciclo de vida do sol. Em bilhões de anos
O sol já será um gigante vermelho, há muito usado suas reservas de combustível de hidrogênio. Expandirá cerca de 250 vezes. Alguns estudos mostram que, antes que a lua entre em colisão com uma anã branca, o Sol dominará a Terra, à medida que a órbita do planeta cai abaixo. No entanto, isso não importa - em 7,6 bilhões de anos, quando isso acontecer, não haverá nada vivo em nosso planeta. O sol vai brilhar por bilhões de anos, mas muito mais escuro. No final, ele se tornará uma anã negra . Em bilhões de anos, a gravidade de outras estrelas selecionará os planetas restantes. O sistema solar deixará de existir.Nas próximas centenas de milhões de anos, não há necessidade de se preocupar com a morte da Terra - durante esse período, o sistema solar é estável. A queima de combustível da estrela mais próxima em bilhões de anos não pode ser considerada um problema. A humanidade moderna tem tarefas reais que ameaçam uma deterioração significativa na qualidade de vida. Existem muitos deles: desde antibióticos que param de funcionar devido ao aparecimento de superbactérias até mudanças climáticas globais devido à liberação de gases de efeito estufa. Finalmente, existe o perigo banal de iniciar uma guerra termonuclear ou de nos destruir de qualquer outra maneira.Talvez nossos descendentes mudem a órbita da Terra ou até se afastem dela. Talvez a Terra sobreviva a esse processo sem ajuda desnecessária. Mas que problemas serão enfrentados pela pós-humanidade, que deixará o "berço da civilização"? O que espera outras formas de vida extraterrestres? A questão do destino final do Universo está na fronteira da ciência cosmológica moderna.Compressão
O universo está se expandindo, as galáxias se espalham uma pela outra. Talvez a velocidade de expansão diminua, alcance zero e depois vá na direção oposta. O universo pode começar a encolher, caindo gradualmente em buracos negros. E esses buracos negros se fundirão em um. Essa hipótese é chamada " Grande Compressão ".Na lei de Hubble, o estado de expansão do universo é determinado por sua densidade. Se a densidade for menor que a crítica , o Universo continuará aumentando de tamanho e esfriando. Se a densidade do Universo for maior, a força gravitacional irá gradualmente parar a recessão e direcioná-la de volta. O universo vai encolher. O recolhimento será diferente da expansão original. Enormes aglomerados de galáxias se reúnem
, então galáxias inteiras começam a se fundir. Em algum momento, as estrelas estão tão próximas umas das outras que chegam a colisões frequentes. As estrelas não serão capazes de dissipar o calor gerado e começarão a explodir, deixando um gás quente e não homogêneo. Devido ao aumento da temperatura, seus átomos decairão em partículas elementares, que serão absorvidas pelos buracos negros fundidos. A hipótese não indica qual será o final.Há outra hipótese, a continuação - Grande recuperação . Uma declaração simples diz que o Universo experimenta ciclos de Big Bangs e Big Compressions. Talvez esse universo tenha surgido como resultado do colapso do anterior. Isso significa que vivemos em um dos pontos de um ciclo interminável de apertos e explosões. Entretanto, sua numeração não faz sentido devido à passagem do ponto de singularidade. Algumas teorias afirmam que a Grande Compressão resultará no mesmo estado em que tudo começou. Outro Big Bang vai acontecer. O ciclo continuará indefinidamente.Porém, observações experimentais recentes de supernovas distantes como objetos de luminosidade e mapeamento padrão de CMB mostram que a expansão não diminui, mas apenas acelera .Extensão
A grande lacuna sugere que, em algum momento no futuro, toda a matéria do Universo, estrelas e galáxias, partículas subatômicas, o próprio espaço e o tempo serão dilacerados pela velocidade da expansão. O cenário dessa morte diz que a Via Láctea decairá 60 milhões de anos antes da final, o trabalho do sistema solar será perturbado em três meses. Meia hora antes do Big Break, a Terra (ou um planeta semelhante) entrará em colapso, em um átomo de nanossegundo começará a colapsar. De acordo com a hipótese, tudo isso acontecerá somente após 22 bilhões de anos, após o desbotamento do Sol em uma anã branca.No entanto, a teoria mais popular permanece em constante expansão e na subsequente morte térmica .Por bilhões de anos, as estrelas vão queimar. De seus restos, anãs brancas nascerão estrelas de nêutrons e buracos negros. Após 150 bilhões de anos a partir do momento atual, com a mesma aceleração da recessão de galáxias, todas as galáxias fora do Grupo Local vão além do horizonte cosmológico. Eventos no Grupo Local não poderão influenciar eventos em galáxias distantes e vice-versa. Ao observar uma galáxia distante, o tempo diminui e depois pára. Em outras palavras, depois de 150 bilhões de anos, um observador no Grupo Local nunca verá eventos em galáxias distantes. Nem vôos para eles, nem qualquer forma de comunicação será possível.Após 800 bilhões de anos, a luminosidade do Grupo Local diminuirá acentuadamente. As estrelas envelhecidas emitem menos luz, as anãs vermelhas morrem em branco. Após 2 trilhões de anos do momento atual, devido ao desvio para o vermelho, galáxias remotas serão impossíveis de detectar de qualquer forma: mesmo o comprimento de onda de seus raios gama será maior que o tamanho do universo observado.Após 100 trilhões de anos, a formação de estrelas terminará, seus remanescentes brilharão vagamente no espaço. Depois que a última estrela sair, o espaço será ocasionalmente iluminado por flashes de fusões de duas anãs brancas. Após 10 a 15 anos, os planetas cairão sobre os remanescentes de suas estrelas anteriores ou irão para outros corpos. Da mesma forma, os 10 19 -10 20 anos objectos deixar a galáxia. Uma pequena parte dos objetos cairá em um buraco negro supermassivo.O desenvolvimento futuro depende se o próton é estável ou não. Algumas experiências afirmam que a meia-vida mínima de um próton é de 10 34 anos. Se isso for verdade, após 10 40os anos no universo permanecerão quase apenas leptões e fótons. Restos de estrelas desaparecerão, restarão apenas buracos negros. Talvez o processo de morte dos núcleons leve mais tempo.Após 10 100 anos a partir do momento atual, os buracos negros evaporarão pela radiação Hawking . Finalmente, o universo estará quase completamente vazio. Fótons, neutrinos, elétrons e pósitrons voam nele, colidindo ocasionalmente.Se os prótons são estáveis, depois de 10 1500 fusão a frio e tunelamento quântico, os núcleos de luz se transformarão em átomos de ferro de 56 Fe. Elementos mais pesados que esse isótopo decairão com a emissão de partículas alfa. Em 10 10 26Durante anos, o tunelamento quântico transformará objetos grandes em buracos negros. Talvez as estrelas de ferro se transformem em estrelas de nêutrons daqui a 10 10 76 anos.É provável que, em 10, 10, 10, 56 anos, flutuações quânticas dêem origem a um novo Big Bang. Embora esse vácuo pode ser gerado até mesmo uma criatura racional: uma estimativa aproximada do tempo de origem de um cérebro Boltzmann - 10 vezes 10 a 50 anos.
Existem outras hipóteses mais exóticas. Por exemplo, em 2010, os cientistas previram que em cinco bilhões de anos o tempo terminaria . Este evento será difícil de ver ou de alguma forma prever, promete-se que seja repentino. O espaço pode terminar devido ao colapso do falso vácuo em um verdadeiro estado de energia mais baixa, o que, possivelmente, implicará a destruição completa dos objetos do Universo.Todas essas hipóteses são projetadas para as realidades atuais de uma simples equação de estado.para energia escura. Como o nome indica, pouco se sabe sobre a energia escura. Se o modelo inflacionário do Universo está correto, então nos primeiros momentos após o Big Bang havia outras formas de energia escura. Talvez a equação de estado mude. As conclusões que podem ser tiradas dele mudarão. É difícil prever o que aprendemos sobre a energia escura, se ela foi desenvolvida apenas no final do século passado.Mas em todos os casos, a morte do Universo é um fenômeno muito distante para os padrões da humanidade. Se você observar a escala da expectativa de vida de uma pessoa, é um evento global demais para se preocupar.Source: https://habr.com/ru/post/pt397965/
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