Содержание
Появилась новая теория, каким будет конец Вселенной — бесконечно фееричным
Георгий Голованов
Обычно, когда астрономы рассуждают о конце Вселенной, они описывают медленное угасание и тепловую смерть. Однако, как считает астроном из США, финал может быть намного зрелищнее. В необозримо далеком будущем холодные останки звезд — черные карлики — начнут взрываться сверхновыми в последнем колоссальном фейерверке, который к тому же продлится невообразимо долго.
Астрономы не впервые задаются вопросом, каким будет конец известной нам Вселенной. Открытые законы физики предполагают, что примерно через десять в сотой степени лет рождение новых звезд прекратится, галактики станут темными и даже черные дыры испарятся в результате процесса, предсказанного Стивеном Хокингом, оставив после себя всего лишь субатомные частицы и энергию. Расширение космоса охладит ее почти до абсолютного нуля, то есть наступит тепловая смерть Вселенной и тотальная энтропия.
Но физик-теоретик Мэтт Каплан из Университета штата Иллинойс считает, что в этом сценарии не учтена одна группа объектов. После выделения термоядерного топлива звезды с низкой массой, вроде Солнца, не превратятся в сверхновые. Скорее, они медленно лишатся своих внешних слоев и станут белыми карликами размером с Землю, пишет Science.
Гравитационный вес белых карликов сбалансирован силой давления электронного вырождения. Если сильно сжать электроны, они — по законам квантовой механики — не смогут принять одно и то же состояние, поэтому сохранят оставшуюся массу.
Частицы в белом карлике останутся запертыми в кристаллической решетке, которая будет излучать тепло триллионы лет, то есть намного дольше, чем существует Вселенная. Но в конце концов, они остынут и станут черными карликами. Поскольку им не будет хватать энергии на термоядерную реакцию, внутри них мало что может происходить. Тем не менее, со временем законы квантовой механики позволят частицам проложить путь сквозь энергетические барьеры, то есть синтез все же возможен, хоть и на крайне низком уровне.
Когда атомы кремния и никеля сливаются с железом, возникают позитроны, которые будут уничтожать некоторые электроны и ослаблять их давление вырождения. Это ослабление приведет звезды массой примерно от 1,2 до 1,4 от массы Солнца — это около 1% всех звезд в нынешней Вселенной — к катастрофическому гравитационному коллапсу, который повлечет колоссальный взрыв, схожий с появлением сверхновой звезды большой массы.
Это наверняка зрелищное событие состоится через десять в 1100 степени лет и будет продолжаться до десяти в 32 000 степени лет. То есть неимоверно долго. Правда, наблюдать такой вселенский фейерверк вряд ли получится, даже если будет изобретена машина времени. К тому времени темная энергия настольно удалит все небесные объекты друг от друга, что каждый черный карлик будет окружен плотной тьмой.
Международная группа астрофизиков исследовала микроволновое фоновое излучение, возникшее через 380 000 лет после зарождения Вселенной и подтвердила результаты наблюдений обсерватории Планк.
Вселенной приблизительно 13,77 млрд лет, плюс-минус 40 млн.
Метагалактика. Есть ли конец Вселенной? » Детская энциклопедия (первое издание)
Наша звездная система — Галактика
Как произошли Земля и другие небесные тела
За пределами нашей Галактики астрономы в сильные телескопы обнаружили множество звездных систем, подобных по своему строению нашей Галактике. Это другие галактики; они также состоят из миллиардов звезд-солнц. Такие галактики имеют вид туманных пятнышек, иногда еле различимых на фотоснимках.
Множество таких туманностей было открыто астрономами на протяжении XVIII и XIX вв. Передовые ученые уже тогда считали, что эти туманности — звездные системы, подобные Млечному Пути, но удаленные от нас на невообразимо огромные расстояния.
Фотография спиральной туманности в созвездии Андромеды. Эта соседняя с нами галактика видна на фоне звезд нашей Галактики.
В 20-х годах нашего столетия американский астроном Хаббл впервые доказал, что подобные туманности действительно представляют собой очень отдаленные самостоятельные и нередко гигантские звездные системы.
Типичным примером таких галактик является широко известная галактика в созвездии Андромеды. В безлунную ясную ночь ее можно заметить невооруженным глазом в виде размытого светлого пятнышка величиной не менее лунного диска. Эта галактика во всем очень похожа на нашу Галактику. Мы видим ее несколько наклоненной к лучу зрения. Находится она от нас на расстоянии более миллиона световых лет. Наиболее яркие ее части имеют спиральное строение. По размерам она больше нашей Галактики.
Другая широко известная галактика видна в созвездии Гончих Псов. Она также имеет спиральное строение.
Сейчас астрономам известны миллионы галактик. Обнаружены целые скопления и облака галактик. Есть все основания думать, что все видимые в настоящее время галактики составляют часть, и притом не очень большую часть, неизмеримо более грандиозной космической системы — Метагалактики. До ее границ пока не могут проникнуть даже самые мощные телескопы.
Спиральная туманность в созвездии Волосы Вероники, видимая с ребра.
Итак, известная нам в настоящее время часть Вселенной — только часть Метагалактики, в которой наша Галактика занимает положение рядовой звездной системы. Кто знает, может быть, и Метагалактика является членом еще более грандиозной системы. Вообще звездных систем в бесконечной Вселенной бесчисленное множество.
Мы называем словом «Вселенная» все, что существует во всем окружающем нас пространстве. Иначе говоря, Вселенная включает в себя все, что существует и на Земле и бесконечно далеко от нашей планеты и Солнца.
Есть ли конец мировому пространству?
Есть ли границы Вселенной?
С усилением мощи телескопов дальше и дальше проникает взор астрономов в глубины окружающего нас мирового пространства, но нигде не замечается никаких признаков границ Вселенной. И мы приходим к естественному выводу. Вселенная бесконечна. Во всех направлениях тянется мировое пространство-с неисчислимым множеством звездных систем, таких, как наша Галактика. В этом пространстве собраны целые объединения звездных систем — галактик, в которых каждая отдельная галактика с ее мириадами звезд-солнц является только рядовым членом.
Но все это — только часть бесконечной Вселенной.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Наша звездная система — Галактика
Как произошли Земля и другие небесные тела
«Конец всего» исследует, как Вселенная может погибнуть Новости науки
Конец всего
Кэти Мак
Скрибнер, $26
В конце концов, Вселенная придет к концу. И это будет некрасиво.
Вселенная расширяется с ускорением, и физики ожидают, что эта эволюция приведет космос к завершению. Ученые пока не знают, как будет выглядеть этот конец, но у них есть множество идей. В году конец всему г., астрофизик-теоретик Кэти Мак проводит экскурсию по заведомо мрачным возможностям. Но рассказ Мака отнюдь не удручает, он сочетает в себе благоговение перед чудесами физики с дерзким чувством юмора и обезоруживающей дозой искренности.
Некоторые потенциальные финалы могут быть жестокими: если расширение Вселенной обратится вспять, космос схлопнется внутрь в Большом сжатии, чрезвычайно энергичные волны радиации подожгут поверхности звезд, взорвав их.
Другая версия конца более спокойная, но не менее страшная: расширение Вселенной может продолжаться вечно. Этот конец, пишет Мак, «как и бессмертие, звучит хорошо только до тех пор, пока вы действительно не подумаете об этом». Бесконечное расширение породило бы состояние, известное как «тепловая смерть» — бесплодную вселенную, которая достигла единой температуры на всем протяжении ( Серийный номер: 02.10.09 ). Звезды сгорят, а черные дыры испарятся до тех пор, пока не перестанут существовать организованные структуры. Ничего значимого больше не произойдет, потому что энергия больше не может течь из одного места в другое. В такой вселенной время перестает иметь значение.
Возможно, более милосердным, чем чистилище тепловой смерти, является возможность Большого Разрыва, в котором расширение Вселенной ускоряется все быстрее и быстрее, пока звезды и планеты не будут разорваны на части, молекулы разорваны на части и сама ткань космоса разорвана на части.
Подпишитесь на последние новости журнала Science News
Заголовки и резюме последних статей Science News, доставляемые на ваш почтовый ящик
Все эти потенциальные окончания происходят через много миллиардов лет в будущем — или, возможно, намного дальше.
Но есть также вероятность того, что Вселенная может внезапно закончиться в любой момент. Эта кончина будет не результатом расширения или сжатия, а из-за явления, называемого распадом вакуума. Если Вселенная окажется принципиально нестабильной, крошечный космический пузырь может перейти в более стабильное состояние. Затем край этого пузыря расширится по космосу со скоростью света, стирая все на своем пути без предупреждения. В отрывке, немного напоминающем рассказ Курта Воннегута, Мак пишет: «Может быть, и к лучшему, что вы этого не видите».
Мак, уже известная своей привлекательной личностью в Твиттере, публичными лекциями и научно-популярными статьями, обладает отточенными навыками научного общения. Ее вызывающие воспоминания рассказы о некоторых из самых жестоких процессов во Вселенной, смешанные с ее очевидным ликованием по поводу непостижимого величия всего этого, должны как удовлетворить давних поклонников физики, так и вдохновить молодые поколения физиков.
Читать прозу Мака — это все равно, что изучать физику у блестящего, причудливого друга.
Книга изобилует множеством неформальных шуток: «Я не собираюсь приукрашивать это. Вселенной чертовски странный ». Читатели обнаружат, что добродушно закатывают глаза от некоторых глупых сносок и занудных отсылок к поп-культуре. В то же время книга углубляется в мельчайшие детали физики, подробно объясняя важные понятия, такие как космический микроволновый фон — самый старый свет во Вселенной — и затрагивая эзотерические темы теоретической физики. На протяжении всего текста Мак отлично распознает места, где неточности могут сбить читателя с толку, и вместо этого вносит ясность.
Мак продолжает давнюю традицию игривости среди физиков. Вот почему мы застряли с несколько дрянными названиями для некоторых фундаментальных частиц, таких как, например, «очаровательные» и «странные» кварки. Но она также приносит эмоциональную открытость, что необычно среди ученых. Иногда это передается заявлениями большими буквами о том, насколько удивительна Вселенная. Но в других случаях это происходит, когда Мак делает себя уязвимой, говоря с читателем о том, насколько нервирует эта тема: «Я пытаюсь не зацикливаться на этом… конец этого великого эксперимента существования.
Это путешествие , повторяю я себе. Это путешествие».
Подпишитесь на новости науки, чтобы удовлетворить свой всеядный аппетит к универсальным знаниям.
Подписаться
Да, это темная тема. Да, Вселенной придет конец, и все, что когда-либо происходило, от мельчайшей человеческой доброты до величайших космических взрывов, однажды будет стерто из записей. Мак борется с тем, что неизбежная гибель всего означает для человечества. Размышляя о последних временах, мы можем уточнить наше понимание вселенной, но мы не можем изменить ее судьбу.
Купить Конец всего на Amazon.com. Science News является участником партнерской программы Amazon Services LLC. Пожалуйста, ознакомьтесь с нашим часто задаваемым вопросом для получения более подробной информации.
Чем закончится Вселенная?
НАСА
В конце концов, через миллиарды или даже триллионы лет Вселенной придет конец.
Астрофизики точно не знают, как закончится Вселенная, но у них есть некоторые идеи. Группа из Мюнхена под названием Kurzgesagt сняла видео, объясняющее три наиболее вероятных варианта развития событий.
Проблема в том, что Вселенная расширяется, и скорость ее расширения продолжает увеличиваться. Это как подбрасывать мяч в воздух и смотреть, как он уносится от вас все быстрее и быстрее.
Это расширение происходит, несмотря на то, что гравитация делает все возможное, чтобы удержать все вместе. Это означает, что на вселенную помимо гравитации должна действовать другая сила, и она должна быть довольно мощной.
Астрофизики считают, что сила — это то, что они называют темной энергией. Темная энергия невидима, и мы почти ничего о ней не знаем. Но, основываясь на том, как быстро все расширяется, ученые считают, что темная энергия существует повсюду в космосе и может составлять почти 70% Вселенной.
Хотя на самом деле мы не знаем, что такое темная энергия и каковы ее свойства, существующие теории привели астрофизиков к трем важным идеям о том, как может закончиться Вселенная.
Вселенная не просто расширяется, она расширяется одинаково во всех направлениях. А поскольку пространство расширяется, галактики отдаляются друг от друга. Пространство внутри каждой галактики тоже расширяется, но прямо сейчас собственная гравитация галактики достаточно сильна, чтобы удерживать ее вместе.
Большой разрыв начнется, когда притяжение расширения Вселенной станет сильнее, чем гравитация, скрепляющая галактики. Сначала разорвутся галактики, за ними последуют более мелкие черные дыры, планеты и звезды.
YouTube/Kurzgesagt, в двух словах
Со временем пространство начнет расширяться быстрее скорости света и станет сильнее, чем силы, удерживающие атомы вместе, и они распадутся на отдельные частицы. Вся вселенная станет пустотой из отдельных частиц, не связанных ни с чем вокруг них, бесцельно дрейфующих во вневременной вселенной.
Это наименее ужасающий сценарий конца вселенной. Если астрофизики ошибаются насчет темной энергии и ее на самом деле меньше, чем мы думаем, или ее влияние на материю со временем уменьшается, гравитация в конечном итоге станет самой мощной силой во Вселенной.
Если это произойдет, то через триллионы лет скорость расширения Вселенной уменьшится, и Вселенная начнет сжиматься. Галактики врежутся друг в друга и сольются, когда Вселенная начнет разрушаться сама по себе.
Уменьшение Вселенной приведет к повышению температуры. Космическое фоновое излучение будет настолько горячим, что оно приготовит звезды снаружи внутрь. Сильный жар разорвет атомы на части в последние минуты перед Большим сжатием. Тогда черные дыры поглотили бы все, потому что объекты так плотно упакованы в плотные комки.
Затем черные дыры сойдутся в одну мегачерную дыру, содержащую всю вселенную. Момент Большого сжатия произойдет мгновенно, когда черная дыра проглотит сама себя.
YouTube/Kurzgesagt, в двух словах
Некоторые ученые считают, что Вселенная колебалась между расширением и сжатием, поэтому есть определенная надежда на возрождение Вселенной в этом последнем сценарии, хотя нас не будет рядом, чтобы стать свидетелями этого.
В этом сценарии конца вселенной материя останется нетронутой, а не будет разорвана на части, но будет медленно распадаться на излучение по мере расширения Вселенной.
В данный момент Вселенная неоднородна — она испещрена сгустками материи и энергии в виде таких вещей, как галактики, звезды и черные дыры. Но расширение будет растягивать все до тех пор, пока все не будет равномерно распределено по Вселенной. Когда это происходит, объекты могут получать или терять энергию.