Jak skończy się wszechświat?

Czy Wszechświat zakończy się Wielkim Zamarznięciem, Wielkim Rozdarciem – czy czymś jeszcze dziwniejszym? Zajrzyj w odległą przyszłość razem z astronomami z Królewskiego Obserwatorium w Greenwich.

Wszystkie dobre rzeczy muszą się kiedyś skończyć. W życiu myślimy o takich rzeczach jak koniec wakacji czy pożegnanie ze znajomymi ze szkoły, ale te wydarzenia są niczym w skali czasu Wszechświata. Astronomowie z Royal Greenwich Observatory zastanawiają się, co wydarzy się za miliardy i biliony lat i jak może wyglądać koniec tego wszystkiego... Przekonajmy się!

Niniejszy artykuł stanowi adaptację książki Space Oddities: An Astronomy Miscellany, nowej publikacji wydanej przez Royal Greenwich Observatory. Pozwól astronomom przeprowadzić Cię przez budzące podziw tajemnice wszechświata. Książka ta pełna jest niesamowitych odkryć, fascynujących teorii i niewiarygodnych faktów.

Koniec Ziemi

Nasze Słońce jest gigantyczną kulą gazu i stanowi dla nas źródło ciepła i światła. Dlatego Ziemia nadaje się do zamieszkania przez ludzi, ale będzie to również przyczyną nieszczęśliwego losu tej planety.

Słońce uwalnia energię powstającą w wyniku reakcji syntezy jądrowej w swoim jądrze, w wyniku których wodór przekształca się w hel. Słońce wykorzystało obecnie mniej więcej połowę swoich zapasów wodoru. W końcu jednak wodór się wyczerpie i wówczas jądro Słońca zacznie zapadać się do środka. Jej zewnętrzne warstwy rozszerzą się, tworząc czerwonego olbrzyma.

Nie wiadomo, jak bardzo Słońce się rozszerzy, ale obecne szacunki wskazują, że pochłonie Merkurego, Wenus, a być może nawet Ziemię. „Może” to dobra odpowiedź, prawda? Zło! Nawet gdyby nie dotarło do Ziemi, ekstremalne ciepło emitowane przez wówczas olbrzymie Słońce wystarczyłoby, aby wyparować oceany naszej planety, podnieść temperaturę powierzchni o setki stopni i położyć kres wszelkiemu życiu, jakie znaliśmy.

Czas do końca Ziemi: około 5 miliardów lat.

Koniec Układu Słonecznego

To dopiero początek końca życia Słońca. Po etapie czerwonego olbrzyma zewnętrzne warstwy gwiazdy będą nadal rozszerzać się w przestrzeń kosmiczną, aż do momentu, w którym powstanie mgławica planetarna (niemająca nic wspólnego z planetami!). Zewnętrzne warstwy pozostawią po sobie białego karła, jądro starej gwiazdy.

W wyniku tego procesu Słońce straciłoby około połowy swojej masy, wskutek czego gazowe planety olbrzymy (Jowisz, Saturn, Uran i Neptun) zaczęłyby się oddalać i krążyć po szerszych orbitach. Stają się mniej stabilne, im dalej oddalają się od siły grawitacyjnej, która je trzyma, co ułatwia ich przechwycenie przez inną gwiazdę.

Chociaż wszechświat jest ogromny, w długiej perspektywie czasowej oddziaływania grawitacyjne z innymi przelatującymi układami gwiezdnymi mogą powodować wahania, a nawet całkowite wypchnięcie planet z ich układów. Te „błąkające się” planety mogą podróżować przez całe eony bez przeszkód, jednak mogą zostać przechwycone przez inny układ gwiezdny i wejść na orbitę wokół nowej gwiazdy. Liczba zmiennych sprawia, że ​​tego typu zmiany są trudne do przewidzenia nawet na poziomie wstępnym, jednak spotkanie gwiazdy może ostatecznie pozostawić po sobie szczątki białego karła ze Słońca.

Czas do końca Układu Słonecznego: około 8 miliardów lat.

Koniec Galaktyki

Wiemy, że za kilka miliardów lat Droga Mleczna połączy się z najbliższą nam dużą galaktyką spiralną, Andromedą, ale może to nie być jedyne połączenie, któremu ulegnie nasza Droga Mleczna.

Ze względu na grawitację większość galaktyk porusza się w grupach. Droga Mleczna jest częścią Grupy Lokalnej, która składa się z około 40 galaktyk podróżujących przez Wszechświat. Jest prawdopodobne, że za dziesiątki miliardów lat wszystkie te galaktyki połączą się w jedną dużą galaktykę eliptyczną, nie pozostawiając żadnych śladów ich odrębnej przeszłości.

Czas do końca Drogi Mlecznej: około 100 miliardów lat.

Koniec kosmologii

Sam Wszechświat się rozszerza. Obserwujemy, że galaktyki oddalają się i im dalej się znajdują, tym szybciej się poruszają. W ekstremalnie dużych odległościach galaktyki mogą oddalać się szybciej niż prędkość światła.

Jeżeli ten stan rzeczy będzie się utrzymywał, Wszechświat będzie się rozszerzał tak szybko, że światło z odległych galaktyk nie będzie mogło do nas dotrzeć, a my nie będziemy już w stanie go obserwować. Ostatecznie pozostaną tylko czarne dziury, gwiazdy neutronowe i kilka czarnych karłów.

Materia jest na ogół stabilna, ale uważano, że w bardzo długich okresach czasu nawet podstawowe cząstki atomowe – najbardziej podstawowe elementy budulcowe materii – mogą się rozpaść, pozostawiając po sobie jedynie czarne dziury.

Czarne dziury są masywne, więc będą istnieć długo. Choć nie było to pewne, brytyjski fizyk teoretyczny Stephen Hawking (1942–2018) przewidział, że nawet czarne dziury będą powoli emitować promieniowanie, tracąc masę, aż w końcu „wyparują”, co będzie sygnałem początku końca.

Czas do końca wszechświata kosmologicznego: około 150 miliardów do 10,0 ...
lat.

Koniec wszechświata?

Gdy zniknie ostatnia czarna dziura, możemy znajdować się na końcu osi czasu Wszechświata. Tak naprawdę nie wiadomo, jak będzie wyglądał Wszechświat, więc jego koniec może objawiać się na wiele sposobów.

Jeżeli Wszechświat będzie się nadal rozszerzał, energia rozproszy się tak bardzo, że ostatecznie wszystkie jego obszary będą miały taką samą temperaturę. Zjawisko to nazywa się Wielkim Zamrożeniem, podczas którego oddziaływania między cząsteczkami ustają, a Wszechświat pozostaje zamrożony na zawsze.

Ale jeśli nie podoba Ci się wizja zimnego, ciemnego i jałowego Wszechświata, nie martw się! Istnieje jeszcze wiele nieoczekiwanych możliwości co do tego, jak zakończy się Wszechświat.

Jak wiemy, Wszechświat przyspiesza w swoim rozszerzaniu się. Jeżeli będzie się rozszerzać w tym rosnącym tempie, może to nastąpić tak szybko, że grawitacja nie będzie w stanie utrzymać niczego razem. Nastąpi Wielki Wybuch i wszystko, od galaktyk po atomy, ulegnie rozerwaniu. Pozostają jedynie pojedyncze cząsteczki poruszające się w pozornie pustej, ponadczasowej przestrzeni.

Jednak wciąż można mieć nadzieję, ponieważ niektórzy naukowcy twierdzą, że Wszechświat nie będzie się rozszerzał wiecznie. Teoria Wielkiego Wybuchu zakłada, że ​​w przyszłości ilość materii we Wszechświecie będzie tak duża, że ​​grawitacja spowoduje spowolnienie i zatrzymanie ekspansji. Następnie proces ten uległby odwróceniu, powodując zapadnięcie się Wszechświata, który połączyłby się w maleńki punkt zwany osobliwością, po czym znów zacząłby się rozszerzać, wywołując kolejny Wielki Wybuch i prowadząc do narodzin nowego Wszechświata. Proces ten mógłby się powtarzać w kółko, a nasz Wszechświat i przyszłe wszechświaty utknęłyby w niekończącym się cyklu kurczenia się i rozszerzania.

Czas do końca Wszechświata: około 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000
000 000 000 000. ... 00 000 000,
...
lat... może.