问伊森:未来的文明会错过大爆炸吗?


宇宙发展的各种可能模式。 真实的,加速版本显示在右侧。 足够的时间将过去,并且加速度将宇宙的所有连接的银河或超银河结构隔离开来,其余所有部分将不可避免地远离它们。

科学中最大的危险之一是基于我们手头上有限的数据,仓促做出决定。 我们将永远无法以任意精度观察所有事物,因此我们总是被迫根据我们所看到的进行推断。 但是,如果我们只是缺少可以引导我们得出正确结论的关键信息,该怎么办? 大爆炸将在数十亿年内出现这种情况。 这个可怕的结论导致读者提出了一个奇妙的问题:
如果智能生命在数十亿年后重新出现在我们的太阳系中,那么到那时,只有很少的光点在天空中仍然可见。 这些生物可以发明什么宇宙理论? 这几乎肯定是错误的。 为什么我们认为,如果在我们面前的数十亿年之前,一切看起来都可能完全不同,那么我们所看到的将导致我们进入“正确的”理论?

让我们谈谈某人在遥远的未来(例如,数百亿年后)中将看到什么。


半人马座星系有一个尘土飞扬的盘,但是它以椭圆形和卫星的光晕为主:这是一个长期发展的星系的证据,过去曾经历过许多合并

千亿颗恒星仍将在天空中可见,无论生命形式多么聪明,她都将能够使用与今天相同的望远镜看到它们。 但是某些细节会有所不同:

  • 灰尘和中性气体会减少,
  • 与质量较小的较旧的红星成比例
  • 活跃恒星形成的区域将小得多
  • 恒星将分布在一个大的椭圆形光环中,而不是分布在银河系这样的平面中。

造成这种情况的主要原因是,在4-7十亿年的时间里,银河系, 仙女座星系(Andromeda) ,因此, 该集团的所有星系将合并为一个星系


银河与仙女座交汇处的时移图像,以及来自地球的天空外观将如何变化。 这次合并将在大约40亿年内发生,并形成巨大的恒星爆发,这将导致椭圆形星系的出现,该椭圆形星系充满红色和死亡的恒星,并且没有自由气体:Millmromeda。

当如此大规模的合并发生时,会出现大量新星,它们捕获了星系中存在的大部分气体和尘埃。 当出现非常活跃的恒星形成的一小部分区域时,我们将此现象称为恒星形成的闪光。 当这个区域跨越整个星系时,我们称其为星爆星系 。 在这种情况下,中性原子会很快聚集在一起并在各处形成新恒星,但其中最大的恒星几乎没有生命。 仅几亿年后,最大质量的恒星消失了,只留下了像太阳一样少质量的恒星。 在数百亿年过去之后,只有最冷的红色恒星会保留下来。 它们可能不是那么亮,但是可以阻挡其光线的灰尘数量会少得多。


距我们3,000万光年远的一个Henize 2-10星暴星系。 当恒星出现在整个星系中时,就会发生爆炸。 但是在这次爆发之后,很少有未使用的物质留给后代恒星

但是,所有这些仅对我们银河系(以及当地星系)的恒星是正确的:对于未来的巨大椭圆星系Milkdromeda。 如果遥远的未来文明超越了我们未来的银河系的边界,它将只会看到空虚。 随着宇宙的不断发展,由于暗能量的存在,所有不属于本地群的星系都会从我们那里加速。 现在距离我们最近的星系距离我们大约一千万光年,但是宇宙正在加速发展。 当宇宙的寿命是原来的两倍时,这些星系的距离将是原来的两倍。 当她变大三倍时,它们会变四倍; 他们的年龄翻了两番之后,他们的距离将增加八倍,依此类推。 到宇宙变成1000亿年时,离我们最近的星系将位于十亿光年。 宇宙的加速膨胀将导致这样一个事实,在我们看来,就像我们在整个宇宙中一个人一样。


合并后的大型旋涡星系将合并为一个巨大的椭圆星系。 随着时间的流逝,由于蓝色的消逝最快,所以里面的星星会变得更红。 阻光的气体和灰尘将最终被用于产生新一代恒星,或者在爆炸后完全消失。

CMB辐射也没有任何证据。 如今,每立方厘米有数百个残留光子,其温度比绝对零高几度,它们落入光谱的微波部分。 随着宇宙的膨胀,这些光子的密度和能量都会下降。 在1000亿年之后,每立方厘米将剩下不到一个光子,并且残留辐射将不再处于微波范围内,而仅处于无线电范围的远处。 如果有人没有意识到超遥远星系和这些微弱的无线电信号的存在,那么遥远未来的文明可能就不会打开大爆炸。


随着宇宙结构的扩展,远处光源的波长增加。 至于大爆炸的残留辉光,可以在发射时在光谱的可见部分观察到,然后转移到红外,然后转移到微波部分,结果它将继续扩展到光谱的无线电部分。 它的功率和强度,以及光子的密度,将随着时间的推移而持续下降。

相反,他们会得出结论,他们的银河系代表了整个宇宙。 他们周围没有其他东西了,只有他们了。 如果没有关于某物存在的任何线索,仍然不会有希望在未探索的大距离上寻找某物,以试图找到当今距离我们最近的超遥远星系。 没有动力暗示大爆炸余辉的存在,因为没有人会注意到宇宙的膨胀。 我们所拥有的就是我们的银河系Milkdromeda,它延伸了数十万光年。 他们可能会在自己的星系中发现暗物质,仅此而已。 除非他们偶然发现了宇宙遥远的部分的超远超融合痕迹,否则他们甚至可能会相信静止的宇宙假设


我们的本地超级集群Lanyakeya包含银河系,我们当地的星系群,处女座星团以及后院中的许多较小的星团和星团。 但是,每个组和星团仅在重力上相互连接,扩展宇宙的暗能量会将它们分开。 在1000亿年之后,即使距离我们本族之外最接近我们的星系也将距我们约十亿光年,并且将比今天离我们最近的星系变暗数千倍甚至数百万次(如果其中的恒星发生了变化)。星系。 今天,我们可以用现代望远镜看到它们,但我们是否了解我们需要寻找它们,是否幸运地朝着正确的方向寻找呢?

他们会问一些问题,例如Galaxy的来源是什么? 为什么她是唯一的? 物质从何而来形成恒久的恒星? 为什么很少有年轻的蓝色星星? 如果没有证据表明宇宙膨胀,大爆炸或银河系之外的遥远物体,它们肯定会得出一个世纪的错误结论,即使不是永恒。 经过无数代人寻找宇宙最深处的深渊,一无所获之后,他们将被迫得出结论,认为他们是孤独的。 只有他们的银河系,只有他们的恒星,只有他们。 独自在黑暗孤独的无尽深渊中。


孤立的星系MCG + 01-02-015,在各个方向上的光度超过100,000,000光年,现在被认为是宇宙中最孤独的星系[ 空隙星系是在空间空隙中发现的星系之一。 [trans。]在遥远的未来,米尔德罗梅达将更加孤独。

我们的研究获得了特权,无论是从进化上还是从技术上都达到了我们所处的状态,而宇宙还很年轻。 今天,我们生活的时代是最近的星系向我们展示了一个不断扩展的宇宙,这提示我们需要寻找宇宙更小,更密集,更热的那个时代的迹象。 而且,我们发现了无论远近的那个时代的可靠迹象,而且由于我们身边的东西,我们知道在长距离宇宙中寻找什么。 但是,如果我们什么都没看到? 如果我们以为我们的银河系已经存在了? 根本没有动力进行进一步搜索。 在遥远的文明未来中,您必须观察数百倍甚至数千倍的距离,才能看到银河系之外最近的物体。

我们对宇宙当前状态及其历史的结论取决于我们何时出现。


黑暗能量宇宙:我们的宇宙。 我们只能因为我们今天生活而发现这种暗能量。 如果我们出现在110亿年前,我们就不会注意到它。 也许是因为我们今天而不是早晚生活而错过了某些东西?

是否像您的读者所想的那样,使您认为宇宙中是否存在已经丢失的重要组件或属性? 我们假设宇宙由正常物质,辐射,暗物质,中微子,黑洞和暗能量组成-实际上就是全部。 但是,如果回头看,我们知道中微子和辐射比现在重要得多,并且暗能量直到宇宙撞击数十亿年后才以可检测的水平显现出来。 宇宙中还有其他类型的能量在辐射之前就消失了吗,因为没有证据表明它们的存在对我们来说是未知的?


各种成分和对宇宙能量密度的贡献以及它们占主导地位的时间。 如果宇宙线畴壁以一定数量存在,它们将对宇宙的扩展做出重大贡献。 可能还有其他组件,我们看不到了,而那些还没有出现!

我们现在所能做的就是根据我们的证据对这些组成部分设置限制。 实际上,这些限制不是很好。 我们可以看到宇宙的足够部分,以便我们可以自信地确认“大爆炸”假设的正确性,并且宇宙应该具有通货膨胀的起源,从而产生并产生了“大爆炸”。 但是除此之外,宇宙可能还有其他成分在遥远的过去实际上起着重要的作用,它们的标志已不复存在。 科学家很少会关注这种可能性,因为我们的理论很好地再现了我们所观察到的结果。 但是在遥远的将来,情况将完全相同-假设静止的宇宙已经存在数百亿年,这将是一个很好的假设。

这是一个发人深省的提醒,即无论我们的科学理论如何运作,都可以对其进行回顾,并且我们永远都不应停止寻找它们之间的差距。 我们在可测量和可观察的边界找到了前进的新方法。 没有探测从亚原子到宇宙的更遥远的视野,我们将永远不会揭示宇宙最深层的真理。 我们已经学到了很多东西,但是和许多科学家一样,我觉得我们还有很多事情要做。 为了到达那里,需要谦虚,并且可能在不太可能的地方进行搜索。

伊桑·西格尔Ethan Siegel) -天体物理学家,科学普及者,《爆炸的开始》的作者! 他写了《超越银河》( Beyond the Galaxy )和《追踪学:星际迷航的科学》( Treknology )一书。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN415205/


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