Om vi vet något exakt om vårt universum, är det att det är icke-statisk och förändras över tiden. Vad har framtiden för henne?
Idag har vi en standardkosmologisk modell som väl beskriver universums historia nästan från det att det föddes ända fram till vår tid. Dessutom finns det nu ingen allvarlig anledning att tro att denna modell inte kan tjäna som grund för att förutsäga den efterföljande utvecklingen av vår värld. Det är riktigt konkurrenter som erbjuder helt olika scenarier för framtida evenemang. Men vi har ännu inte observationsdata som skulle indikera ett verkligt behov inte bara att revidera standardmodellen utan även att på allvar korrigera den.
Tomhet eller strimlor
Nu om framtiden. Från standardmodellen följer att i en mycket avlägsen framtid kommer gravitationens roll praktiskt taget att försvinna och universums expansionshastighet börjar öka exponentiellt. Det yttre utrymmet blir tomt och snabbare och snabbare. Denna hastighet kommer emellertid alltid att öka monotont, från den nuvarande eran till tidens slut. Standardmodellen utesluter scenarier där vakuumet förlorar stabiliteten och dess energitäthet hoppar till oändlighet på en bestämd tid. I detta fall tenderar universums expansionshastighet också till oändlighet, vilket kommer att leda till brott och försvinnande av alla materiella föremål - från galaxer och stjärnor till atomer och atomkärnor. Vissa konkurrenter till standardmodellen förutspår detta resultat, men astronomer har inga uppgifter som stöder dessa teorier. Ärligt,Jag tar dem inte på allvar, de är baserade på mycket ovanlig fysik. Standardmodellen överensstämmer med observationerna, och det är ingen mening att överge den.
Den snabbare expansionen av universum kommer bara att innebära en ökning av hastigheten för expansion av galaxer. Eftersom densiteten för mörk energi inte kommer att förändras kommer den inte att kunna förstöra galaxer och andra gravitationellt stabila strukturer som den inte förhindrar att befinna sig i den aktuella eran. Naturligtvis betyder detta inte att galaxerna själva kommer att förbli i den form som de existerar idag. Med tiden kommer alla stjärnor att bränna fusionsbränsle och förvandlas till vita dvärgar, neutronstjärnor eller svarta hål. Hålen kommer att växa, sammanfogas med varandra och konsumera stjärnrester och interstellär gas. Dessa och andra destruktiva processer kommer dock att äga rum utan deltagande av mörk energi.
Lokala nyheter
Kampanjvideo:
Så vad väntar på vår egen galax, Vintergatan? Den närmar sig den angränsande stora spiralgalaxen Andromeda - nu med en hastighet av 110 km / s. Om 6 miljarder år kommer båda galaxerna att smälta samman och bilda ett nytt stjärnkluster, Milcomeou. Solen kommer att förbli inuti Milcome, bara för att flytta till dess periferi jämfört med dess nuvarande position i Vintergatan. Genom ett intressant sammanfall, just då kommer det att bränna vätgasbränsle och gå in på vägen till kataklysmiska förändringar, som kommer att sluta i dess omvandling till en vit dvärg.
Hittills har vi talat om en ganska nära framtid. Efter stabilisering kommer MilCOM att bibehålla gravitationsstabilitet under gigantiska tidsperioder, minst tusen gånger universums nuvarande ålder. Men hon kommer att vara ensam mycket tidigare. Om ungefär 100 miljarder år eller lite senare kommer alla avlägsna galaxer som vi kan observera idag att försvinna från dess himmelbund. Vid den tiden kommer hastigheten för deras expansion, orsakad av expansionen av universum, att överskrida ljusets hastighet, så att fotonerna som de avger aldrig kommer att nå MilCOMd. På kosmologinspråk kommer galaxer irreversibelt att överskrida dess händelsevisont. Deras uppenbara ljusstyrka kommer att sjunka, och så småningom försvinner de alla och går ut. Så observatörer i Milcome kommer bara att se sina egna stjärnor - naturligtvis bara de som fortfarande kommer att släppa ut ljus då. De lättaste röda dvärgarna kommer att förbli aktiva längst, men inom högst 10 biljoner år börjar de också dö.
Standarduniverset
Standardmodellen säger att universum under vår tid förändras under påverkan av två huvudfaktorer: tyngdkraften hos vanlig och mörk materia och den anti-gravitating effekten av icke-noll vakuumenergi, som ofta kallas mörk energi.
I universums tidiga ungdom gav energin från elektromagnetisk strålning och neutrino-flöden också ett betydande bidrag till dess utveckling. Nu är dess roll väldigt liten, eftersom strålningsenergins densitet är extremt låg och dessutom ständigt faller på grund av expansionen i yttre rymden. Samtidigt förblir densiteten för mörk energi, som den ser ut i standardmodellen, konstant. Det minskar inte med universums expansion och är redan tre gånger högre än den monotont fallande densiteten för vanlig och mörk materia. Därför orsakar mörk energi en accelererande expansion av universum, som inte kan inneslutas av försvagningen av galaxernas och det intergalaktiska mediet.
Strategiska planer
När universumets ålder når en biljon år kommer CMB: s våglängd att vara lika stor som dess storlek. Sedan, och ännu mer så senare, kommer inga detektorer att kunna registrera dessa ultracold-fotoner. Därför kommer alla observatörer, oavsett hur perfekta deras instrument är, inte att kunna använda relikstrålningen som en källa till astronomisk information.
Nu ligger spektrumet för dessa fotoner i mikrovågsområdet och de upptäcks lätt av vår utrustning och ger den viktigaste informationen om universums tidiga historia. Den långa framtiden är långt bortom den kosmologiska standardmodellen. Vi kan rimligen anta att växande svarta hål kommer att absorbera en betydande del av både baryonisk och mörk materia, men vad kommer att hända med dess rest, spridd över de stora rymdområdena?
Fysiken hävdar att elektroner inte utsätts för någon form av förfall, men det finns ingen sådan säkerhet kring protoner. Enligt moderna data kan en protons halveringstid inte vara mindre än 1034 år - det här är mycket, men ändå inte evigheten. Vi känner inte heller till det långsiktiga ödet för partiklar av mörk materia, som ännu inte har upptäckts. Den mest sannolika förutsägelsen om den ultimata avlägsna framtiden beror på att universum blir extremt tomt och svalt till nästan absolut noll.
Hur exakt detta kommer att hända är fortfarande okänt, här är det upp till grundläggande fysik. Framtiden på en biljonårsskala är dock ganska förutsägbar baserat på standardmodellen. Naturligtvis, om vissa nya egenskaper upptäcks i vakuumet, kommer detta scenario att behöva revideras, men det är redan från spekulation.
Avi Loeb, professor, chef för institutionen för astronomi vid Harvard University, chef för institutet för teori och datormodellering, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Intervjuat av: Alexey Levin, Oleg Makarov, Dmitry Mamontov