Sfârșitul tuturor lucrurilor Cum moare universul watson

Totul este trecător - inclusiv spațiul. Imagine: Pinterest

Cum moare universul?

Daniel Huber

Aflați mai multe"

Submarinul chinezesc echipat se aruncă cu capul în cel mai de jos punct de pe pământ

Astăzi este Ziua Copilului! Da, dar nu în Elveția (aici este încă să vină)

Bitcoin a revenit la un curs record. Dar este diferit de 2017

Tabăra de pregătire a antreprenorului corporativ: Acum vine albirea rapidă a falimentului

Microplastic găsit în zona morții: Muntele Everest, aka gunoi de gunoi

Prieteni pentru viață - 22 de imagini și gif-uri care dovedesc importanța celor mai buni ...

Cele mai citite

„Elveția are nevoie de o strategie mai robustă” - expertul OMS critică politica coroanei

Egiptul are o problemă cu violența sexuală - dar rezistența crește încet

Încă 37 de tweets care descriu perfect situația noastră delicată de coronavirus

Stelele stau reci și îndepărtate pe cerul nopții. Oricine se uită la ei poate suspecta o atingere de eternitate. Dar și ei sunt trecători - și cu ei timp și spațiu. De la teoria relativității generale a lui Einstein, am știut că universul apare și trece. Cum a apărut - sau mai exact: cum s-a dezvoltat imediat după Big Bang - este descris de teoriile Big Bang.

Cum va trece universul este mult mai puțin clar - răspunsul depinde, printre altele, de forma universului și de influența anumitor factori ipotetici, cum ar fi așa-numita energie întunecată, pe cursul lucrurilor.

Nu știm ce viitor așteaptă universul. Imagine: ESA/Hubble

Minge, șa sau coală de hârtie?

Să ne întoarcem mai întâi la forma universului. Universul nostru cu patru dimensiuni are trei dimensiuni spațiale. Este ușor să ne imaginăm toate formele posibile în acest spațiu tridimensional - dar nu și forma acestui spațiu în sine. Acest lucru se poate face doar folosind analogii. Geometria spațiului depinde de conținutul său: teoria generală a relativității spune că spațiul poate fi curbat prin masă. Densitatea universului determină astfel forma - și viitorul său.

Masa curbează spațiul. Imagine: Shutterstock

Curbura globală a spațiului poate fi pozitivă, negativă sau zero. În ultimele două cazuri, se vorbește despre un univers deschis, cu o curbură pozitivă a unuia închis.

curbură pozitivă: Densitatea medie a materiei în spațiu este mai mare * decât densitatea critică (aproximativ 3 atomi de hidrogen per m 3). Universul este închis; este finit, dar nelimitat. Ca analogie, imaginați-vă suprafața unei sfere care este infinită, dar nu infinită. Un spațiu curbat pozitiv este descris cu o geometrie eliptică în care suma unghiurilor unui triunghi este mai mare de 180 °.
curbură negativă: Densitatea medie a materiei este mai mică * decât densitatea critică. Universul este deschis; este infinit și nelimitat. Suprafața unei șeuri poate servi ca analogie. Un spațiu curbat negativ este descris cu o geometrie hiperbolică în care suma unghiurilor unui triunghi este mai mică de 180 °.
fără curbură: Densitatea medie a materiei este egală cu densitatea critică. Universul este deschis; este infinit și nelimitat. O posibilă analogie pentru universul „plat” este o foaie de hârtie. Un univers necurbat este descris cu o geometrie euclidiană în care suma unghiurilor unui triunghi este exact 180 °.
Analiza radiației cosmice de fundal sugerează că există o mare probabilitate ca universul nostru să fie plat.

Geometria universului: univers pozitiv, negativ și non-curbat (de sus în jos). Imagine: Wikimedia

Duel of Forces: Gravitation versus Dark Energy

Dacă doriți să înțelegeți viitorul, o privire în trecut este adesea un avantaj. Acest lucru se aplică și universului. Imediat după Big Bang-ul în urmă cu 13,8 miliarde de ani, când a apărut timpul și spațiul, tânărul univers s-a extins incredibil de repede. Într-o mică fracțiune de secundă, universul s-a extins mai repede decât lumina în perioada inflației. După aceea, expansiunea a încetinit semnificativ, dar a revenit mai târziu. Chiar și astăzi, spațiul se extinde și se extinde din ce în ce mai repede de aproximativ 7,5 miliarde de ani după Big Bang.

Imediat după Big Bang, universul s-a extins cu o viteză extraordinară (imagine simbol). Imagine: Shutterstock

Cu toate acestea, extinderea spațiului ar fi trebuit să încetinească. Pentru a explica accelerarea expansiunii, astrofizicienii folosesc așa-numita energie întunecată. Aceasta este o formă ipotetică de energie care nu a fost încă dovedită în mod experimental și ale cărei proprietăți fac obiectul speculațiilor. Este întuneric, deoarece nu se face simțit prin radiații electromagnetice.

Misterioasa energie întunecată, care îndepărtează universul ca o respingere cosmică, este antagonistul gravitației, care încearcă să unească toate masele. Energia întunecată crește cu cât camera se extinde mai mult, deoarece densitatea sa de energie - energia pe volum a camerei - rămâne constantă. Universul actual este format din 68,3% energie întunecată - materia vizibilă și familiară reprezintă doar 4,9%, restul (26,8%) constă din materie întunecată.

Energia întunecată reprezintă partea leului din compoziția universului (imagine simbol). Imagine: Shutterstock

Întrucât astrofizicienii sunt în prezent în mare parte în întuneric atunci când vine vorba de energia întunecată, ei nu pot face nicio afirmație clară despre viitorul universului. În funcție de faptul dacă energia întunecată sau gravitația are avantajul, expansiunea universului va continua să accelereze, să rămână la fel sau să încetinească - poate chiar să se inverseze și să se transforme într-o contracție.

Nici măcar nu crezi ce materie ciudată plutește în spațiu

Din aceasta reies cele mai plauzibile teorii în prezent despre moartea universului:

„Big Crunch”

Dacă energia întunecată devine din nou mai slabă la un moment dat și gravitația predomină, trăim într-un univers închis, finit, care este curbat pozitiv. În acest caz, densitatea energetică a materiei este suficientă pentru a opri și a inversa expansiunea spațiului. Astrofizicienii numesc acest scenariu în analogie cu „Big Bang” (Big Bang) „Big Crunch” (aproximativ „mare prăbușire”).

Contracția face ca universul să se micșoreze din nou, încet la început, apoi din ce în ce mai repede. Devine mai densă și mai fierbinte până când toată materia este comprimată într-un spațiu foarte mic, ca într-o presă de resturi cosmice. Presiunea aruncă în aer atomii și apoi chiar nucleii atomici în particule subatomice. Sunt create găuri negre care se îmbină într-o singură gaură neagră.

În Big Crunch, universul se contractă din nou până se prăbușește într-un punct fără expansiune. Grafic: Wikimedia

În colapsul final, care va avea loc în jur de 100 de miliarde de ani, materia, timpul și spațiul se vor prăbuși în cele din urmă într-un punct infinit de mic - un fel de big bang invers. La fel ca și acesta, Big Crunch este o așa-numită singularitate - o situație în care densitatea și curbura spațiului sunt infinit de mari și, prin urmare, nu pot fi descrise matematic și fizic. Scenariul Big Crunch este în prezent puțin probabil.

„Big Bounce”

Simetria scenariului de mare criză duce la ideea că contracția ar putea fi urmată de o altă expansiune - deci un nou big bang pentru fiecare criză mare. Acest scenariu, numit „Big Bounce”, creează un univers ciclic sau oscilant. Cu toate acestea, apare problema singularității, care se află în afara spațiului-timp și astfel împiedică un „înainte” să fie deloc concepibil.

Unii susținători ai teoriei marii respingeri eludează această problemă presupunând că masa, timpul și spațiul ar fi comprimate până la un punct minuscul în prăbușirea universului predecesor, care, totuși, nu este în expansiune. Înainte ca singularitatea să apară, efectele cuantice asigură că gravitația se schimbă de la o forță atractivă la o forță respingătoare - contracția se transformă în expansiune.

Reprezentarea schematică a rebotului mare. Imagine: factslegend.org

Alți astrofizicieni, care, de asemenea, favorizează scenariul de mare respingere, rezolvă problema singularității diferit, totuși: ei consideră universul nostru cu patru dimensiuni ca parte a unui meta-univers cu dimensiuni superioare. Dacă s-a extins extrem, crește probabilitatea ca acesta să se ciocnească cu un alt spațiu cu patru dimensiuni. Ambele fuzionează și devin din ce în ce mai mici din cauza forțelor gravitaționale enorme până când se produce o revenire și noul univers se extinde din nou. După trilioane de ani, este atât de mare din nou încât este posibil să se producă o altă coliziune.

La fel ca scenariul de mare criză, marea săritură nu este în prezent foarte populară în rândul astrofizicienilor, deoarece se consideră puțin probabil ca expansiunea spațiului să fie reversibilă.

„Big Freeze”

Scenariul „Big Freeze”, cunoscut și sub numele de „Big Chill” sau „Big Whimper”, este considerat cel mai probabil soarta universului. Este semnificativ mai puțin spectaculos decât Big Crunch și se bazează pe faptul că spațiul continuă să se extindă și să nu se mai contracte.

Acest lucru se întâmplă în două cazuri: un univers deschis, curbat negativ, s-ar extinde chiar și fără energie întunecată, doar ușor încetinit de gravitație. Dacă se adaugă energie întunecată, expansiunea se accelerează. Un univers deschis, plat, de asemenea, se extinde pentru totdeauna fără materie întunecată, dar expansiunea încetinește continuu și tinde spre zero. Cu materia întunecată, însă, expansiunea slăbește mai întâi, dar apoi accelerează din nou.

Consecințele expansiunii constante sunt neplăcute: distanța dintre stele și galaxii este din ce în ce mai mare și universul se răcorește. După miliarde de ani, nu mai există suficient gaz pentru a crea noi stele; stelele existente rămân fără combustibil și se sting. Văzută de pe Pământ, o stea după alta ar dispărea din cerul nopții. După aproximativ o sută de miliarde de ani, există doar sori arși, planete reci, fără viață și găuri negre.

Imaginea simbolului nu este foarte precisă: universul ar fi întunecat în Marea îngheț. Imagine: Pinterest

Este posibil ca și protonii să se descompună după aceea și astfel toată materia să fie transformată în radiații; numai găurile negre ar putea rămâne o vreme - întotdeauna mai depărtate în spațiul încă în expansiune. În cele din urmă, ele se vor evapora și din cauza efectului radiației Hawking. În 10 200 de ani nu mai rămâne decât un univers pustiu, gol, cu o cantitate mică de radiații, a cărui temperatură este doar puțin peste zero absolut.

„Big Rip”

Atunci când energia întunecată ia forma bizară de energie fantomă, devine atât de puternică încât accelerarea expansiunii crește fără limite. Apoi, copleșește complet influența celor patru forțe de bază ale fizicii - gravitația, electromagnetismul, interacțiunea slabă și puternică - și rezultatul este o „mare ruptură”.