Minden dolog vége Hogyan hal meg az univerzum?
Minden mulandó - az űr is. Kép: Pinterest
Hogyan hal meg az univerzum?
Daniel Huber
Tudj meg többet"
A legénységes kínai tengeralattjáró a föld legalacsonyabb pontjára merül
Ma van a gyermeknap! Igen, de nem Svájcban (itt még mindig jön)
A Bitcoin ismét rekordot mutat. De ez más, mint 2017
A vállalati vállalkozó képző tábora: most jön a csőd gyors kifehéredése
A halálzónában talált mikroplasztikák: Mount Everest, más néven szemétlerakó
Friends for Life - 22 kép és GIF, amelyek bizonyítják a legjobbak fontosságát ...
Legolvasottabbak
"Svájcnak erőteljesebb stratégiára van szüksége" - a WHO szakértője kritizálja a koronapolitikát
Egyiptomnak problémája van a szexuális erőszakkal - de az ellenállás lassan növekszik
További 37 tweet, amelyek tökéletesen leírják a kényes koronavírusos helyzetünket
A csillagok hidegen és távol állnak az éjszakai égbolton. Aki felnéz rájuk, az örökkévalóság érintésére gyanakodhat. De ők is mulandóak - és velük együtt az idő és a tér. Einstein általános relativitáselmélete óta tudjuk, hogy az univerzum felmerül és elmúlik. Hogy hogyan jött létre - pontosabban: hogyan alakult azonnal az ősrobbanás után - az ősrobbanás elméletei írják le.
A világegyetem elmúlásának módja sokkal kevésbé világos - a válasz többek között a világegyetem alakjától és bizonyos hipotetikus tényezők, például az úgynevezett sötét energia befolyásától függ a dolgok menetén.
Nem tudjuk, milyen jövő vár az univerzumra. Kép: ESA/Hubble
Golyó, nyereg vagy papírlap?
Térjünk rá először a világegyetem alakjára. Négydimenziós univerzumunknak három térdimenziója van. Könnyű elképzelni az összes lehetséges alakzatot ebben a háromdimenziós térben - de nem maga ennek a térnek az alakja, ezt csak analógiák segítségével lehet megtenni. A tér geometriája a tartalmától függ: az általános relativitáselmélet szerint a tér tömeggel görbülhet. A világegyetem sűrűsége tehát meghatározza alakját - és jövőjét.
A tömeg görbíti a teret. Kép: Shutterstock
A tér globális görbülete lehet pozitív, negatív vagy nulla. Az utóbbi két esetben az egyik nyitott világegyetemről beszél, a zárt pozitív görbületével.
- pozitív görbület: Az anyag térbeli átlagos sűrűsége nagyobb *, mint a kritikus sűrűség (kb. 3 hidrogénatom/m 3). Az univerzum zárt; véges, de korlátlan. Analógiaként fel lehet gondolni egy gömb felületét, amely korlátlan, de nem végtelen. Pozitívan ívelt univerzumot írnak le elliptikus geometriával, amelyben egy háromszög szögeinek összege nagyobb, mint 180 °.
- negatív görbület: Az anyag átlagos sűrűsége kisebb *, mint a kritikus sűrűség. A világegyetem nyitott; végtelen és korlátlan. A nyereg felülete analógként szolgálhat. Negatívan ívelt teret írnak le hiperbolikus geometriával, amelyben egy háromszög szögeinek összege kevesebb, mint 180 °.
- nincs görbület: Az anyag átlagos sűrűsége megegyezik a kritikus sűrűséggel. A világegyetem nyitott; végtelen és korlátlan. A "lapos" univerzum lehetséges hasonlata egy papírlap. Nem ívelt univerzumot írnak le euklideszi geometriával, amelyben egy háromszög szögeinek összege pontosan 180 °.
A kozmikus háttérsugárzás elemzése arra utal, hogy nagy a valószínűsége annak, hogy univerzumunk lapos.
Az univerzum geometriája: pozitív, negatív és nem ívelt univerzum (fentről lefelé). Kép: Wikimedia
Az erők párharca: Gravitáció a sötét energiával szemben
Ha meg akarja érteni a jövőt, akkor a múltba tekintés gyakran előnyt jelent. Ez vonatkozik az univerzumra is. Közvetlenül a 13,8 milliárd évvel ezelőtti Nagy Bumm után, amikor felmerült az idő és a tér, a fiatal univerzum hihetetlenül gyorsan tágult. Apró másodperc töredéke alatt az univerzum a fénynél gyorsabban tágult az infláció időszakában. Ezt követően a terjeszkedés jelentősen lelassult, de később újra fellendült. Az űr napjainkban is bővül, és az ősrobbanás után mintegy 7,5 milliárd éven keresztül egyre gyorsabban bővült.
Közvetlenül az Ősrobbanás után az univerzum hatalmas sebességgel tágult (szimbólumkép). Kép: Shutterstock
A tér tágulásának azonban valójában lassulnia kellett volna. A terjeszkedés gyorsulásának magyarázatához az asztrofizikusok az úgynevezett sötét energiát használják. Ez az energia hipotetikus formája, amelyet kísérletileg még nem igazoltak közvetlenül, és amelynek tulajdonságai spekulációk tárgyát képezik. Sötét van, mert nem érezteti magát elektromágneses sugárzással.
A titokzatos sötét energia, amely kozmikus taszításként széthúzza az univerzumot, a gravitáció antagonistája, amely az összes tömeg egyesítésére törekszik. A sötét energia növekszik, minél jobban tágul a szoba, mert az energia sűrűsége - a szobatérfogatra jutó energia - állandó marad. A jelenlegi világegyetem 68,3% sötét energiából áll - a látható, ismert anyag csak 4,9% -ot tesz ki, a többi (26,8%) sötét anyagból áll.
A sötét energia az univerzum összetételének oroszlánrészét teszi ki (szimbólumkép). Kép: Shutterstock
Mivel az asztrofizikusok jelenleg nagyrészt sötétben vannak, amikor sötét energiáról van szó, nem tudnak határozott kijelentéseket tenni az univerzum jövőjéről. Attól függően, hogy a sötét energiának vagy a gravitációnak van-e elsőbbsége, az univerzum tágulása tovább gyorsul, változatlan marad vagy lassul - akár megfordulhat és összehúzódássá válhat.
El sem hiszi, milyen furcsa anyag lebeg az űrben
Ebből fakadnak a világegyetem halálával kapcsolatos legvalószínűbb elméletek:
"Big Crunch"
Ha a sötét energia egy ponton ismét gyengül és a gravitáció érvényesül, akkor egy zárt, véges univerzumban élünk, amely pozitívan ívelt. Ebben az esetben az anyag energiasűrűsége elegendő a tér tágulásának megállításához és megfordításához. Az asztrofizikusok ezt a forgatókönyvet a "Big Bang" (Big Bang) "Big Crunch" (nagyjából "nagy összeomlás") analógiának nevezik.
Az összehúzódás következtében az univerzum ismét zsugorodik, először lassan, majd egyre gyorsabban. Sűrűbbé és forróbbá válik, amíg az összes anyagot egy nagyon kicsi térbe nem sajtolják, mint egy kozmikus ócskanyomóban. A nyomás felrobbantja az atomokat, majd az atommagokat is szubatomi részecskékké. Fekete lyukak jönnek létre, amelyek egyetlen fekete lyukká egyesülnek.
A Big Crunchban az univerzum újra összehúzódik, amíg össze nem omlik egy tágulási ponton. Grafika: Wikimedia
A végső összeomlásban, amely körülbelül 100 milliárd év múlva következik be, az anyag, az idő és a tér végül egy végtelenül kis ponttá omlik össze - egyfajta fordított nagy durranássá. Ahogyan ez, a Big Crunch is egy úgynevezett szingularitás - olyan helyzet, amelyben a sűrűség és a térgörbület végtelenül nagy, és ezért nem írható le matematikailag és fizikailag. A Big Crunch forgatókönyvet jelenleg meglehetősen valószínűtlennek tartják.
"Nagy visszapattanás"
A nagy összeomlás forgatókönyvének szimmetriája arra az ötletre vezet, hogy az összehúzódás újabb terjeszkedést követhet - tehát egy új nagy durranás minden nagy összeomláshoz. Ez a „nagy visszapattanás” elnevezésű forgatókönyv ciklikus vagy oszcilláló univerzumot hoz létre. Felmerül azonban a szingularitás problémája, amely a téridőn kívül áll, és így megakadályozza, hogy egy „előtte” egyáltalán elképzelhető legyen.
A nagy visszapattanás elmélet egyes hívei megkerülik ezt a problémát azzal, hogy feltételezik, hogy a tömeg, az idő és a tér az előd univerzum összeomlásának apró pontjáig lesz összenyomva, ami azonban nem tágul. Mielőtt a szingularitás bekövetkezne, a kvantumhatások biztosítják, hogy a gravitáció vonzó erőből taszító erővé váljon - az összehúzódás tágulássá.
A nagy visszapattanás sematikus ábrázolása. Kép: factlegend.org
Más asztrofizikusok, akik szintén a nagy visszapattanási forgatókönyvet támogatják, másképp oldják meg a szingularitás problémáját: Négydimenziós univerzumunkat egy magasabb dimenziós metauniverzum részének tekintik. Ha rendkívül tágult, megnő annak a valószínűsége, hogy ütközik egy másik négydimenziós térrel. Mindkettő egyesül, és egyre kisebbé válik a hatalmas gravitációs erők miatt, amíg vissza nem következik, és az új univerzum ismét tágul. Trillió év után megint olyan nagy, hogy újabb ütközés valószínű.
A nagy válsághelyzethez hasonlóan a nagy visszapattanás jelenleg sem túl népszerű az asztrofizikusok körében, mert valószínűtlennek tartják, hogy az űr bővülése visszafordítható legyen.
"Big Freeze"
A „Big Freeze” forgatókönyvet, más néven „Big Chill” vagy „Big Whimper”, az univerzum legvalószínűbb sorsának tekintik. Lényegesen kevésbé látványos, mint a Big Crunch, és azon a tényen alapul, hogy az űr folyamatosan bővül, és már nem csökken.
Ez két esetben fordul elő: Egy nyitott, negatívan ívelt univerzum sötét energia nélkül is tágulna, a gravitáció csak kissé lelassítja. Sötét energia hozzáadásával a tágulás felgyorsul. A nyitott, lapos univerzum is örökké tágul sötét anyag nélkül, de a tágulás folyamatosan lassul és nulla felé hajlik. Sötét anyaggal azonban a tágulás előbb gyengül, de aztán ismét felgyorsul.
A folyamatos tágulás következményei kellemetlenek: A csillagok és a galaxisok közötti távolság egyre nagyobb, és az univerzum lehűl. Évmilliárdok után már nincs elegendő gáz új csillagok létrehozásához; a meglévő csillagokból kifogy az üzemanyag, és kimennek. A Földről nézve egyik csillag a másik után eltűnik az éjszakai égboltról. Körülbelül száz billió év után csak kiégett napok, hideg, élettelen bolygók és fekete lyukak vannak.
A szimbólumkép nem túl pontos: az univerzum sötét lenne a Nagy Fagyban. Kép: Pinterest
Lehetséges, hogy a protonok utána is elbomlanak, és minden anyag átalakul sugárzá; csak a fekete lyukak maradhattak egy darabig - mindig távolabb egymástól a még táguló térben. Végül Hawking-sugárzás hatására is elpárolognak. 10 200 év alatt csak egy elhagyatott, üres univerzum marad, kis mennyiségű sugárzással, amelynek hőmérséklete csak kissé meghaladja az abszolút nulla értéket.
"Big Rip"
Amikor a sötét energia a fantomenergia furcsa formáját ölti, olyan erőssé válik, hogy a tágulás gyorsulása korlátlanul növekszik. Ezután teljesen elárasztja a fizika négy alapvető erejének - a gravitáció, az elektromágnesesség, a gyenge és erős kölcsönhatás - hatását, és az eredmény egy "nagy szakadás".