O futuro distante do nosso sistema solar

Se levarmos a história do Universo desde o momento do Big Bang até os dias atuais à escala de “um ano universal”, como seria o nosso futuro?

Para amar algo, você deve imaginar que pode perdê-lo.
- G.K. Chesterton

Um dos fatos mais interessantes relacionados ao Universo é que, apesar de um curto período de observação de apenas algumas centenas de anos, as pessoas que estudaram os principais componentes e forças que nos compõem e o resto do Universo conseguiram entendê-lo com precisão.



As leis da natureza são quase completamente compreendidas. Sabemos que a idade de nosso universo é de aproximadamente 13,8 bilhões de anos, apesar de a duração de nossas observações variar de algumas frações de segundo a vários anos. Nossos estudos das leis da natureza nos permitem examinar a história distante do Universo e entender o que era 13,8 bilhões de anos atrás, e como chegou a esse estado.



Isso é ainda mais impressionante se mudarmos para o pensamento logarítmico. No passado distante do Universo, quando tinha apenas 380.000 anos, ainda estava quente demais para a formação de átomos neutros. Isso vemos no brilho residual do Big Bang - na radiação relíquia! Isso foi numa época em que a idade do Universo era 0,0028% da atualidade, ou 1/36 a 300 da atualidade.



Podemos extrapolar ainda mais, no momento em que os primeiros núcleos de átomos apareceram no Universo, quando tínhamos apenas 200 segundos ou 4 × ^{10-16 da} era atual. E mesmo antes era tão quente que os pares matéria / antimatéria nasceram espontaneamente quando a idade do Universo tinha entre 10 e ^{18 anos.} , , , , , , , 10^-28 ,



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• 13 de janeiro, a galáxia mais distante que vemos emite luz
• Estruturas em grande escala começam a se formar em 14 de fevereiro
• Os primeiros aglomerados galácticos formados aparecem em 6 de março
• O Sol e o disco protoplanetário em 3 de setembro • As
primeiras formas de vida aparecem na Terra em 21 de setembro
• Marte morre em 12 de outubro, perdendo atmosfera
• em 2 de dezembro, os primeiros organismos que se reproduzem sexualmente aparecem na Terra
• em 30 de dezembro às 6:25 da manhã, a última Grande extinção ocorre, incluindo dinossauros
• 31 de dezembro às 23:53 primeiras pessoas
• 31 de dezembro às 23:59:59 pessoas vão para o espaço

Mas esta imagem conta apenas sobre a história passada. E o nosso futuro? Como disse o famoso físico Niels Bohr, é muito difícil fazer previsões, principalmente em relação ao futuro.

Posso dizer que nada particularmente agradável nos espera. Pessoalmente, viverei até cerca de 00: 00: 00.1 em 1º de janeiro do "Segundo ano ecumênico". As constelações conhecidas por nós serão mais ou menos reconhecíveis até 0:02, e em alguns minutos a próxima era glacial começará.



Mas tudo isso acontece muito rapidamente devido à compressão muito forte da linha do tempo. Por que nos distrair com esses eventos de pequena escala, se podemos pensar grande? Nossas leis da física nos permitem extrapolar não apenas para o passado, mas também para o futuro. E podemos começar com o maior objeto angular em nosso céu noturno: a galáxia de Andrômeda.


Como a Via Láctea e Andrômeda colidem

Após 3-5 bilhões de anos, a galáxia de Andrômeda (e, muito possivelmente, a galáxia menor do Triângulo) se fundirá com a Via Láctea, o que levará a uma mudança radical na estrutura de nossa galáxia e no céu noturno. Agora, estamos a 2,5 milhões de anos-luz de distância, mas está se movendo em nossa direção a uma velocidade de 43 km / s e, a julgar pelas melhores simulações, a primeira colisão e formação explosiva de estrelas (4º quadro na imagem acima) acontecerá em 3, 8 bilhões de anos - ou 10 de abril, "o segundo ano ecumênico". Terminará em 5,5 bilhões de anos, ou seja, 25 de maio.



Devido à gravidade, o grupo local de galáxias se fundirá conosco como resultado, mas, devido à energia escura, todas as outras galáxias e aglomerados - que hoje não estão relacionados a nós - fogem de nós e deixam a parte observável do Universo em bilhões ou centenas de bilhões de anos.

Mas nem a expansão acelerada do Universo, nem a colisão de galáxias afetarão nosso sistema solar. A propósito, você sabe quantas estrelas provavelmente colidirão uma com a outra devido à fusão das duas maiores galáxias do nosso grupo local? Apenas seis peças, de um trilhão! Então, melhor nos concentrarmos em nosso canto do cosmos no sistema solar e ver o que acontece especificamente conosco.



O sol vai esquentar com a idade e ferver os oceanos em cerca de 1-2 bilhões de anos - ou seja, 8 de fevereiro, 2 anos, mais ou menos 2 semanas - e destruir a vida na Terra. Em 5 a 7 bilhões de anos, o combustível no núcleo do Sol terminará, devido ao qual ele se tornará um gigante vermelho, absorvendo Mercúrio e Vênus. Isso acontecerá em 8 de junho, mais ou menos um mês. Devido às peculiaridades da evolução estelar, o sistema Terra / Lua será jogado fora e seremos poupados do destino de nossos vizinhos internos.



Depois de queimar o combustível nuclear restante - principalmente o hélio - o Sol derruba as camadas superiores, o que fará com que uma nebulosa planetária apareça, e seu núcleo encolherá e se transformará em uma anã branca. Esse é o destino de quase todas as estrelas do nosso universo. Mas os planetas ainda giram em torno do cadáver estelar frio e sem graça, e esse processo terminará em 9,5 bilhões de anos, ou 8 de setembro e 2 anos.



Durante todo esse tempo, a Terra continuará girando em torno do Sol, e a Lua será atraída para a Terra. É por isso que existe um momento de rotação - devido à influência de uma força externa em um objeto em rotação. Como resultado, a Lua se afastará da Terra e, ao mesmo tempo, diminuirá sua velocidade de rotação. Será difícil notar a desaceleração - a duração do dia é reduzida em apenas 1,4 milissegundos em cem anos. Mas temos tempo.

E depois de 50 bilhões de anos, o período orbital da lua será de 47 dias (comparado aos 27,3 de hoje), e o dia de 24 horas também desacelerará e se tornará igual a 47 hoje. Nesse momento, a Terra e a Lua estarão conectadas de forma ordenada, ou seja, elas manterão a mesma posição no céu uma com a outra. Isso acontecerá em 14 de agosto do 5º ano universal.



As anãs brancas acabarão ficando pretas, esfriando e emitindo toda a energia. Levará muito tempo: cerca de 10 a ¹⁶ anos, de acordo com minhas estimativas, ou cerca de um milhão de vezes mais que a idade atual do Universo. Todos os seus átomos estarão no lugar, apenas sua temperatura será ligeiramente superior ao zero absoluto. Neste momento, o céu noturno estará preto, porque todas as estrelas do nosso grupo local irão queimar. Isso acontecerá em cerca de 724.000 anos universais!


O céu ficará assim. Sim, muito escuro.

A galáxia se tornará um lugar bastante cruel. As estrelas são extremamente pequenas em comparação com as distâncias entre elas - há apenas 0,1% de chance de uma estrela como o Sol durante sua existência colidir com outra estrela. Mas entre nós, Andrômeda e outros membros do grupo local, existem cerca de um trilhão de estrelas e restos estelares. Nesse caos, um sistema estelar típico pode existir por muito tempo sem colisões com nada, mas temos tempo.



Após cerca de 10 ²¹anos, uma anã negra no centro do sistema solar colidirá com outra anã negra, o que levará ao aparecimento de uma supernova tipo Ia e destruirá os restos do sistema solar. Isso acontecerá por volta do centésimo bilionésimo ano universal - que nos anos universais já é maior que a era atual do Universo nos anos terrenos!



Pelo menos isso pode acontecer. Este pode ser o fim do caminho da vida de muitas estrelas do nosso grupo local, mas não de todas. Afinal, existe outro processo que, de acordo com meus cálculos, é mais provável no nosso caso - essa é a emissão gravitacional de uma estrela de um grupo local, conhecido como "relaxamento violento". Na presença de muitos corpos em órbitas caóticas, algumas vezes um deles sai abruptamente da órbita, e os outros acabam ficando ainda mais conectados.

Isso ocorre periodicamente em aglomerados globulares e explica sua compactação e o grande número de estrelas azuis que vivem separadamente - ou velhas estrelas agrupadas - no centro dessas relíquias antigas!



Se eles nos jogam fora, então o que? Os planetas restantes girarão em torno de uma estrela morta no centro do sistema solar para sempre?



Se isso acontecer, o Universo terá tempo suficiente para decidir o que fazer com o nosso sistema. E permaneceríamos nesse estado para sempre, se não fosse por essa terrível radiação gravitacional!

Nossas órbitas diminuirão muito lentamente ao longo do tempo. Pode demorar muito tempo, cerca de 10 ¹⁵⁰anos, mas no final a Terra e todos os planetas diminuirão suas órbitas e cairão em espiral para a massa central do sistema solar. Neste momento, a diferença entre anos comuns e anos universais não será mais fundamental - basta subtrair 10 do grau e obter 10 ¹⁴⁰ anos universais.

Ainda mais tempo, ^10.200 anos, se não mais, teriam causado uma queda em espiral das últimas estrelas do grupo local na massa central remanescente da confluência da Via Láctea e Andrômeda. Mas essa oportunidade não me incomoda mais.



Afinal, isso não vai acontecer! Desde o buraco negro já se evaporou devido à radiação Hawking! Eliminará até os buracos negros mais supermassivos do Universo em apenas 10 ¹⁰⁰ anos, e os buracos negros da massa solar em 10⁶⁷ anos. Portanto, se não houver outros mecanismos de destruição, esses são os maiores intervalos de tempo durante os quais o que se assemelha a estrelas, galáxias, buracos negros e sistemas solares pode permanecer.

Aqui está, o futuro distante do nosso sistema solar, baseado nas leis da física conhecidas hoje!