Ja, natürlich geht uns das wahrscheinlich nichts an. Wir sind uns für die nächsten 50 Jahre nicht sicher, und wir haben keine Ahnung, was passieren wird, was wir dort für viele Jahre sagen können.
Aber ich frage mich immer noch, wie es dort sein wird? Wie wird alles zu einem "Kupferbecken"?
Das Universum ist ein globales Objekt, das Zeit, Raum und all seine Inhalte umfasst: Galaxien, Sterne, Planeten, ihre Monde, alle anderen Körper, alle Materie, alle Energie. Dieses riesige und wundervolle Objekt wurde einmal geboren. Wie alle guten Dinge hat auch das Universum sein Ende. Mit der Vergangenheit und dem Ursprung des Universums scheinen sich Wissenschaftler entschieden zu haben. Vorhersagen über das Ende des Universums bleiben jedoch eine Reihe von Theorien, die je nach den akzeptierten Werten mehrerer Konstanten unterschiedliche Ergebnisse liefern.
Geburt und Leben
Die vorherrschende Theorie über den Ursprung des Universums in der modernen Wissenschaft ist der Urknall. Wenn wir die scheinbare Ausdehnung des Universums extrapolieren, war vor 13.799 ± 0,021 Milliarden Jahren alle Materie an einem Punkt von Nullgröße mit unendlicher Dichte und Temperatur. Dann begann die Erweiterung. Nur wenige der nachfolgenden Prozesse liegen im vollständigen Verständnis der modernen Physik.
In Pikosekunden wurden aus dem Quark-Gluon-Plasma Elementarteilchen erzeugt. Anschließend wurden daraus Protonen und Neutronen gebildet, die wiederum Kerne von Lichtisotopen ergaben. Bisher sind nur Kerne weit von Atomen entfernt.
Nach 70.000 Jahren ab dem Ausgangspunkt beginnt die Materie über die Strahlung zu dominieren. Ab etwa 380.000 Jahren nach dem Urknall bilden Elektronen und Kerne erstmals neutrale Atome. Sterne existieren noch nicht. Die allerersten entstehen 550 Millionen Jahre nach dem Urknall. Sterne sammeln sich in Galaxien. Letztere werden durch Gravitationswechselwirkung zu Clustern gebildet.
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Nach der Nebelhypothese begann sich 9 Milliarden Jahre nach dem Urknall (oder vor 4,6 Milliarden Jahren) aus einer einzigen Gas- und Staubwolke das zu bilden, was später das Sonnensystem werden sollte. Ein Fragment der Wolke kollabierte zu einer Kugel in der Mitte, die umgebenden Teile kollabierten ebenfalls und drehten sich schneller und bildeten eine charakteristische Scheibe. Unser Stern leuchtete vom Ball auf, Planeten bildeten sich in den kalten Regionen in Verdickung der Materie.
In dieser kurzen Beschreibung interessiert uns die Möglichkeit, vorherzusagen, wie lange die Sonne noch existieren könnte. 13,799 Milliarden Jahre nach Beginn haben wir eine blaue Erde, Leben und freie Pornografie über Datennetze. Die für uns günstige Lebensordnung wird noch lange bestehen, aber nur nach menschlichen Maßstäben.
In 2,4 Milliarden Jahren werden die Milchstraße und die Andromeda-Galaxie kollidieren. Es wird niemanden geben, der es von der Erde aus beobachtet. Das Leben auf unserem Planeten wird in etwa einer Milliarde Jahren aussterben - die Sonne wird zu viel Wärme liefern und die Ozeane werden einfach verdunsten. Der Stern selbst wird lange halten.
Lebenszyklus der Sonne.
In Milliarden von Jahren wird die Sonne bereits ein roter Riese sein, der seine Reserven an Wasserstoffbrennstoff schon lange aufgebraucht hat. Es wird ungefähr 250-mal erweitert. Einige Studien zeigen, dass die Sonne vor dem Zusammenbruch in einen weißen Zwerg immer noch die Erde einfängt, da die Umlaufbahn des Planeten tiefer sinkt. Es spielt jedoch keine Rolle - in 7,6 Milliarden Jahren, wenn dies geschieht, wird auf unserem Planeten nichts mehr leben. Die Sonne wird noch Milliarden von Jahren scheinen, aber viel dunkler. Es wird sich schließlich in einen schwarzen Zwerg verwandeln. In einer weiteren Milliarde Jahren wird die Schwerkraft anderer Sterne die verbleibenden Planeten wegnehmen. Das Sonnensystem wird aufhören zu existieren.
In den nächsten Hunderten von Millionen von Jahren besteht kein Grund zur Sorge um den Tod der Erde - während dieser Zeit ist das Sonnensystem stabil. Das Verbrennen des Treibstoffs eines nahe gelegenen Sterns in Milliarden von Jahren ist nicht einmal ein Problem. Die moderne Menschheit hat echte Aufgaben, die die Lebensqualität erheblich zu verschlechtern drohen. Es gibt viele von ihnen: von Antibiotika, die aufgrund des Auftretens von Superbugs nicht mehr wirken, bis hin zum globalen Klimawandel aufgrund der Freisetzung von Treibhausgasen. Schließlich besteht die banale Gefahr, einen thermonuklearen Krieg auszulösen oder uns auf andere Weise zu zerstören.
Vielleicht verschieben unsere Nachkommen die Erdumlaufbahn oder wandern sogar von ihr ab. Vielleicht überlebt die Erde diesen Prozess ohne unnötige Hilfe. Aber welchen Problemen wird die Post-Menschheit gegenüberstehen, die die "Wiege der Zivilisation" verlassen wird? Was erwartet andere außerirdische Lebensformen? Die Frage nach dem endgültigen Schicksal des Universums steht an der Grenze der modernen kosmologischen Wissenschaft.
Kompression
Das Universum dehnt sich aus, Galaxien streuen sich voneinander. Vielleicht verlangsamt sich die Expansionsrate, erreicht Null und geht dann in die entgegengesetzte Richtung. Das Universum kann anfangen zu schrumpfen und allmählich in schwarze Löcher zusammenbrechen. Und diese schwarzen Löcher verschmelzen zu einem. Diese Hypothese heißt "Big Compression".
Nach Hubbles Gesetz wird der Expansionszustand des Universums durch seine Dichte bestimmt. Wenn die Dichte unter dem kritischen Wert liegt, wird das Universum weiter größer und kühler. Wenn die Dichte des Universums höher ist, stoppt die Gravitationskraft allmählich die Streuung und lenkt sie nach hinten. Das Universum wird schrumpfen.
Der Zusammenbruch unterscheidet sich von der ursprünglichen Erweiterung. Riesige Galaxienhaufen werden zusammenlaufen, dann beginnen ganze Galaxien zu verschmelzen. Irgendwann kommen sich die Sterne so nahe, dass sie häufig kollidieren. Die Sterne können die erzeugte Wärme nicht abführen und beginnen zu explodieren, wobei ein heißes, inhomogenes Gas zurückbleibt. Aufgrund der steigenden Temperatur zerfallen seine Atome in Elementarteilchen, die durch das Zusammenwachsen von Schwarzen Löchern absorbiert werden. Die Hypothese gibt nicht an, wie das Ende aussehen wird.
Es gibt noch eine weitere Hypothese - den Big Bounce. Die einfache Formulierung besagt, dass das Universum Urknall- und Urkompressionszyklen durchläuft. Vielleicht entstand dieses Universum als Ergebnis des Zusammenbruchs des vorherigen. Dies bedeutet, dass wir an einem der Punkte eines endlosen Kreislaufs von Kontraktionen und Explosionen leben. Ihre Nummerierung ist jedoch aufgrund der Passage des Singularitätspunktes nicht sinnvoll. Einige Theorien behaupten, dass die Große Kompression zu demselben Zustand führen wird, in dem alles begann. Ein weiterer Urknall wird passieren. Der Zyklus wird auf unbestimmte Zeit fortgesetzt.
Die neuesten experimentellen Beobachtungen entfernter Supernovae als Objekte mit Standardhelligkeit und die Erstellung einer Reliktstrahlungskarte zeigen jedoch, dass sich die Expansion nicht verlangsamt, sondern nur beschleunigt.
Erweiterung
Der Große Riss legt nahe, dass irgendwann in der Zukunft alle Materie im Universum, Sterne und Galaxien, subatomare Teilchen, Raum und Zeit selbst durch die Expansionsrate auseinandergerissen werden. Das Szenario dieses Todes besagt, dass 60 Millionen Jahre vor dem Finale die Milchstraße zerfallen wird und in drei Monaten die Arbeit des Sonnensystems gestört wird. Eine halbe Stunde vor dem Big Rip wird die Erde (oder ein ähnlicher Planet) zusammenbrechen und in einer Nanosekunde werden Atome zusammenbrechen. Nach der Hypothese wird dies alles erst nach 22 Milliarden Jahren geschehen, nachdem die Sonne zu einem weißen Zwerg ausgestorben ist.
Die populärste Theorie bleibt jedoch die ständige Expansion und der daraus resultierende Hitzetod.
In Milliarden von Jahren werden die Sterne ausbrennen. Weiße Zwerge, Neutronensterne und Schwarze Löcher werden aus ihren Überresten geboren. In 150 Milliarden Jahren ab dem gegenwärtigen Moment werden alle Galaxien außerhalb der lokalen Gruppe mit der gleichen Beschleunigung der Galaxienrezession über den kosmologischen Horizont hinausgehen. Ereignisse in der lokalen Gruppe können Ereignisse in fernen Galaxien in keiner Weise beeinflussen und umgekehrt. Wenn Sie eine entfernte Galaxie beobachten, verlangsamt sich die Zeit und stoppt dann einfach. Mit anderen Worten, nach 150 Milliarden Jahren wird ein Beobachter in der lokalen Gruppe niemals Ereignisse in fernen Galaxien sehen. Es sind keine Flüge mehr zu ihnen oder irgendeine Form der Kommunikation möglich.
Nach 800 Milliarden Jahren wird die Leuchtkraft der lokalen Gruppe spürbar abnehmen. Alternde Sterne geben immer weniger Licht ab, rote Zwerge sterben in weiße aus. In 2 Billionen Jahren werden entfernte Galaxien aufgrund der Rotverschiebung in keiner Weise mehr zu erkennen sein: Selbst die Wellenlängen ihrer Gammastrahlen werden höher sein als die Größe des beobachtbaren Universums.
In 100 Billionen Jahren wird die Bildung von Sternen enden, ihre Überreste werden im Weltraum schwach leuchten. Nachdem der letzte Stern ausgegangen ist, wird der Raum gelegentlich durch Fackeln von Fusionen zweier weißer Zwerge beleuchtet. Nach 1015 Jahren werden die Planeten entweder auf die Überreste ihrer früheren Sterne fallen oder zu anderen Körpern gehen. In 1019-1020 Jahren werden Objekte die Galaxien verlassen. Ein kleiner Teil der Objekte fällt in ein supermassereiches Schwarzes Loch.
Die weitere Entwicklung hängt davon ab, ob das Proton stabil ist oder nicht. Einige Experimente behaupten, dass die minimale Halbwertszeit eines Protons 1034 Jahre beträgt. Wenn dies wirklich so ist, werden in 1040 Jahren fast nur Leptonen und Photonen im Universum verbleiben. Reste von Sternen verschwinden, nur schwarze Löcher bleiben übrig. Vielleicht dauert der Prozess der Nukleonenzerstörung länger.
In 10100 Jahren ab dem gegenwärtigen Moment werden schwarze Löcher durch Hawking-Strahlung verdampfen. Schließlich wird das Universum fast vollständig leer sein. Darin fliegen Photonen, Neutrinos, Elektronen und Positronen, die gelegentlich kollidieren.
Wenn die Protonen stabil sind, verwandeln sich leichte Kerne nach 101500 Kaltfusion und Quantentunneln in 56Fe-Eisenatome. Elemente, die schwerer als dieses Isotop sind, zerfallen mit der Emission von Alpha-Partikeln. In 101026 Jahren wird das Quantentunneln große Objekte in Schwarze Löcher verwandeln. Vielleicht werden Eisensterne in 101076 Jahren zu Neutronensternen.
Es besteht die Möglichkeit, dass in 10101056 Jahren Quantenfluktuationen zu einem neuen Urknall führen. Obwohl in diesem Vakuum sogar eine vernünftige Kreatur geboren werden kann: Eine ungefähre Schätzung des Zeitpunkts der Geburt des Boltzmann-Gehirns erfolgt einmal alle 101050 Jahre.
Es gibt andere, exotischere Hypothesen. Zum Beispiel sagten Wissenschaftler 2010 voraus, dass die Zeit in fünf Milliarden Jahren enden würde. Dieses Ereignis wird schwer zu sehen oder irgendwie vorherzusagen sein, es wird versprochen, plötzlich zu sein. Der Raum kann aufgrund des Zusammenbruchs eines falschen Vakuums in ein wahres, in einen niedrigeren energetischen Zustand enden, was möglicherweise die vollständige Zerstörung von Objekten im Universum zur Folge hat.
Alle diese Hypothesen sind für die aktuellen Realitäten einer einfachen Zustandsgleichung für dunkle Energie ausgelegt. Wie der Name schon sagt, ist wenig über dunkle Energie bekannt. Wenn das Inflationsmodell des Universums korrekt ist, gab es in den ersten Augenblicken nach dem Urknall andere Formen dunkler Energie. Vielleicht ändert sich die Zustandsgleichung. Die Schlussfolgerungen, die daraus gezogen werden können, werden sich ändern. Es ist schwer vorherzusagen, was wir über dunkle Energie lernen werden, wenn sie sich erst Ende des letzten Jahrhunderts entwickelt.
Hier ist eine andere Version des theoretischen Physikers Joseph Lykken vom National Accelerator Laboratory. Fermi. Auf der Jahreskonferenz der American Association for the Advancement of Science (AAAS) stellte er die Theorie des Todes des gesamten Universums vor.
Der Forscher sagte, dass die Untersuchung der Eigenschaften des entdeckten Higgs-Bosons die Hypothese der Instabilität des Universums bestätigt. Dies bedeutet, dass es früher oder später in der Form, in der wir es kennen, vollständig aufhören kann zu existieren.
Die Schuld war die Masse des "Gott-Teilchens", das von den Detektoren des Large Hadron Collider (LHC) ermittelt wurde - 126 Gigaelektronvolt.
Als Peter Higgs 1964 die Existenz eines elementaren Bosons vorhersagte, konnte seine theoretische Masse in einem weiten Bereich von 114 bis zu mehreren hundert Gigaelektronvolt liegen. Es stellte sich jedoch heraus, dass sich das erhaltene Ergebnis in der Grenzzone befand, unterhalb derer die Annahme des sogenannten "falschen" Vakuums zulässig ist.
Einfach ausgedrückt, mit solchen Eigenschaften eines instabilen subatomaren Teilchens ist das Vakuum im Universum möglicherweise nicht so leer, wie allgemein angenommen wird. Wenn wir davon ausgehen, dass es tatsächlich eine bestimmte Energiemenge besitzt, kann mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit in einem bestimmten Raumbereich zufällig ein echtes „leeres“Vakuum auftreten.
„An einem Punkt wird aufgrund von Quantenfluktuationen aus einer kleinen Vakuumblase ein alternatives Universum entstehen“, erklärt Likken. "Aufgrund seines niedrigeren Energieniveaus wird es sich mit Lichtgeschwindigkeit ausdehnen und alles um sich herum absorbieren."
Tatsächlich sprechen wir über einen neuen Urknall und den Ersatz einer Generation des Universums durch eine andere. Aber Sie sollten sich nicht mit Salz und Streichhölzern eindecken. Erstens erwies sich die "Version" des Weltraums, die uns umgibt, als stabil genug, um 13,5 Milliarden Jahre zu überleben. Wenn eine Katastrophe ausbricht, wird es sehr, sehr lange her sein. Zweitens wird die Expansion der hypothetischen Blase mit der maximal möglichen Geschwindigkeit erfolgen, was bedeutet, dass es nicht möglich sein wird, das Ende der Welt vorherzusagen, und es wird unerwartet und für alle Lebewesen völlig unsichtbar geschehen.
