5 κύκλοι ζωής του Σύμπαντος: σε ποιο στάδιο ζούμε;

2024 Συγγραφέας: Seth Attwood | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-16 16:02

Κάθε ζωντανό ον στον πλανήτη μας γεννιέται, ωριμάζει, γερνά και τελικά πεθαίνει. Όλοι αυτοί οι νόμοι ισχύουν και έξω από τη Γη - τα αστέρια, τα ηλιακά συστήματα και οι γαλαξίες επίσης χάνονται με την πάροδο του χρόνου.

Η διαφορά υπάρχει μόνο στο χρόνο - αυτό που για σένα και για μένα φαίνεται σαν αιωνιότητα, με τα πρότυπα του Σύμπαντος, είναι πλήρης ανοησία. Τι γίνεται όμως με το ίδιο το σύμπαν; Όπως γνωρίζετε, γεννήθηκε μετά τη Μεγάλη Έκρηξη 13, 8 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, αλλά τι της συμβαίνει τώρα; Ποιος είναι ο κύκλος ζωής του ίδιου του Σύμπαντος και γιατί οι ερευνητές διακρίνουν πέντε στάδια ανάπτυξής του;

Πέντε αιώνες του σύμπαντος

Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι πέντε στάδια της εξέλιξης είναι ένας βολικός τρόπος για να αναπαραστήσουμε την απίστευτα μεγάλη διάρκεια ζωής του σύμπαντος. Συμφωνώ, σε μια εποχή που γνωρίζουμε μόνο το 5% του ορατού Σύμπαντος (το υπόλοιπο 95% καταλαμβάνεται από μυστηριώδη σκοτεινή ύλη, η ύπαρξη της οποίας δεν έχει ακόμη αποδειχθεί), είναι μάλλον δύσκολο να κρίνουμε την εξέλιξή του. Παρόλα αυτά, οι ερευνητές προσπαθούν να κατανοήσουν το παρελθόν και το παρόν του Σύμπαντος συνδυάζοντας τα επιτεύγματα της επιστήμης και της ανθρώπινης σκέψης των δύο τελευταίων αιώνων.

Αν είστε αρκετά τυχεροί να βρεθείτε κάτω από έναν καθαρό ουρανό σε ένα σκοτεινό μέρος μια νύχτα χωρίς φεγγάρι, τότε όταν κοιτάξετε ψηλά, σας περιμένει ένα υπέροχο διαστημικό τοπίο. Με τα συνηθισμένα κιάλια, μπορείτε να δείτε έναν εντυπωσιακό ορίζοντα από αστέρια και κηλίδες φωτός που επικαλύπτονται. Το φως από αυτά τα αστέρια φτάνει στον πλανήτη μας ξεπερνώντας τεράστιες κοσμικές αποστάσεις και περνάει στα μάτια μας μέσω του χωροχρόνου. Αυτό είναι το σύμπαν της κοσμολογικής εποχής στην οποία ζούμε. Ονομάζεται αστρική εποχή, αλλά υπάρχουν άλλες τέσσερις.

Υπάρχουν πολλοί τρόποι για να δείτε και να συζητήσετε το παρελθόν, το παρόν και το μέλλον του σύμπαντος, αλλά ένας από αυτούς έχει προσελκύσει την προσοχή των αστρονόμων περισσότερο από άλλους. Το πρώτο βιβλίο για τους πέντε αιώνες του Σύμπαντος εκδόθηκε το 1999, με τίτλο «Five Ages of the Universe: Inside the Physics of Eternity». (τελευταία ενημέρωση το 2013). Οι συγγραφείς του βιβλίου, Fred Adams και Gregory Laughlin, έδωσαν έναν τίτλο σε κάθε έναν από τους πέντε αιώνες:

• Πρωτόγονη εποχή
• Έναστρη εποχή
• Εκφυλιστική εποχή
• Εποχή των Μαύρων Τρυπών
• Σκοτεινή εποχή

Πρέπει να σημειωθεί ότι δεν είναι όλοι οι επιστήμονες υποστηρικτές αυτής της θεωρίας. Παρόλα αυτά, πολλοί αστρονόμοι βρίσκουν τη διαίρεση πέντε βημάτων έναν χρήσιμο τρόπο για να συζητήσουν ένα τόσο ασυνήθιστα μεγάλο χρονικό διάστημα.

Πρωτόγονη εποχή

Η πρωτόγονη εποχή του σύμπαντος ξεκίνησε ένα δευτερόλεπτο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Κατά την πρώτη, πολύ μικρή χρονική περίοδο, ο χωροχρόνος και οι νόμοι της φυσικής, όπως πιστεύουν οι ερευνητές, δεν υπήρχαν ακόμη. Αυτό το παράξενο, ακατανόητο διάστημα ονομάζεται εποχή Planck, πιστεύεται ότι διήρκεσε 1044 δευτερόλεπτα. Είναι επίσης σημαντικό να ληφθεί υπόψη ότι πολλές από τις υποθέσεις για την εποχή Planck βασίζονται σε ένα υβρίδιο γενικής σχετικότητας και κβαντικών θεωριών, που ονομάζεται θεωρία της κβαντικής βαρύτητας.

Στο πρώτο δευτερόλεπτο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, άρχισε ο πληθωρισμός - μια απίστευτα γρήγορη διαστολή του σύμπαντος. Μετά από λίγα λεπτά, το πλάσμα άρχισε να κρυώνει και υποατομικά σωματίδια άρχισαν να σχηματίζονται και να κολλάνε μεταξύ τους. 20 λεπτά μετά τη Μεγάλη Έκρηξη - σε ένα υπερκαυτό, θερμοπυρηνικό σύμπαν - άρχισαν να σχηματίζονται άτομα. Η ψύξη συνεχίστηκε με γρήγορο ρυθμό έως ότου έμεινε στο σύμπαν 75% υδρογόνο και 25% ήλιο, κάτι παρόμοιο με αυτό που συμβαίνει στον Ήλιο σήμερα. Περίπου 380.000 χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, το σύμπαν ψύχθηκε αρκετά για να σχηματίσει τα πρώτα σταθερά άτομα και να δημιουργήσει μια κοσμική ακτινοβολία μικροκυμάτων υποβάθρου, την οποία οι αστρονόμοι ονομάζουν κοσμική ακτινοβολία μικροκυμάτων υποβάθρου.

Έναστρη εποχή

Εσείς και εγώ ζούμε σε μια αστρική εποχή - αυτή τη στιγμή, το μεγαλύτερο μέρος της ύλης που υπάρχει στο Σύμπαν έχει τη μορφή αστεριών και γαλαξιών. Τα πρώτα αστέρια στο σύμπαν -σας είπαμε πρόσφατα για την ανακάλυψή του- ήταν τεράστια και τελείωσαν τη ζωή τους με τη μορφή σουπερνόβα, που οδήγησαν στο σχηματισμό πολλών άλλων, μικρότερων αστεριών. Ωθούμενοι από τη δύναμη της βαρύτητας, πλησίασαν ο ένας τον άλλον για να σχηματίσουν γαλαξίες.

Ένα από τα αξιώματα της αστρικής εποχής είναι ότι όσο μεγαλύτερο είναι το αστέρι, τόσο πιο γρήγορα καίει την ενέργειά του και μετά πεθαίνει, συνήθως σε μόλις δύο εκατομμύρια χρόνια. Τα μικρότερα αστέρια που καταναλώνουν ενέργεια πιο αργά παραμένουν ενεργά περισσότερο. Οι επιστήμονες προβλέπουν ότι ο Γαλαξίας μας, για παράδειγμα, θα συγκρουστεί και θα συγχωνευθεί με τον γειτονικό γαλαξία της Ανδρομέδας σε περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια για να σχηματίσει έναν νέο. Παρεμπιπτόντως, το ηλιακό μας σύστημα μπορεί να επιβιώσει από αυτή τη συγχώνευση, αλλά είναι πιθανό ο ήλιος να πεθάνει πολύ νωρίτερα.

Η εποχή του εκφυλισμού

Ακολουθεί η εποχή του εκφυλισμού (εκφυλισμός), η οποία θα ξεκινήσει περίπου 1 πεντα εκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη και θα διαρκέσει έως και 1 δωδεκοκίλιο μετά από αυτήν. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, όλα τα υπολείμματα των αστεριών που είναι ορατά σήμερα θα κυριαρχούν στο Σύμπαν. Στην πραγματικότητα, το διάστημα είναι γεμάτο από αμυδρές πηγές φωτός: λευκούς νάνους, καφέ νάνους και αστέρια νετρονίων. Αυτά τα αστέρια είναι πολύ πιο κρύα και εκπέμπουν λιγότερο φως. Έτσι, στην εποχή του εκφυλισμού, το σύμπαν θα στερηθεί το φως στο ορατό φάσμα.

Κατά τη διάρκεια αυτής της εποχής, οι μικροί καφέ νάνοι θα κρατήσουν το μεγαλύτερο μέρος του διαθέσιμου υδρογόνου και οι μαύρες τρύπες θα μεγαλώσουν, θα μεγαλώσουν και θα μεγαλώσουν, τρέφοντας τα υπολείμματα των αστεριών. Όταν δεν υπάρχει αρκετό υδρογόνο τριγύρω, το σύμπαν θα γίνει πιο αμυδρό και ψυχρότερο με την πάροδο του χρόνου. Τότε τα πρωτόνια που υπήρχαν από την αρχή του Σύμπαντος θα αρχίσουν να πεθαίνουν, διαλύοντας την ύλη. Ως αποτέλεσμα, τα περισσότερα από τα υποατομικά σωματίδια, η ακτινοβολία Hawking και οι μαύρες τρύπες θα παραμείνουν στο σύμπαν.

Η ακτινοβολία Hawking είναι μια υποθετική διαδικασία εκπομπής από μια μαύρη τρύπα διαφόρων στοιχειωδών σωματιδίων, κυρίως φωτονίων. πήρε το όνομά του από τον Βρετανό θεωρητικό φυσικό Στίβεν Χόκινγκ.

Η εποχή των μαύρων τρυπών

Για ένα σημαντικό χρονικό διάστημα, οι μαύρες τρύπες θα κυριαρχούν στο σύμπαν, αντλώντας τα υπολείμματα μάζας και ενέργειας. Ωστόσο, τελικά θα εξατμιστούν, αν και πολύ αργά.

Οι συγγραφείς του βιβλίου πιστεύουν, σύμφωνα με το Big Think, ότι όταν οι μαύρες τρύπες τελικά εξατμιστούν, θα υπάρξει μια μικρή λάμψη φωτός - η μόνη ενέργεια που απομένει στο σύμπαν. Σε αυτό το σημείο, το σύμπαν θα είναι σχεδόν ιστορία, που θα περιέχει μόνο χαμηλής ενέργειας, πολύ αδύναμα υποατομικά σωματίδια και φωτόνια.

Σκοτεινή εποχή

Τελικά, τα ηλεκτρόνια και τα ποζιτρόνια που παρασύρονται στο διάστημα θα συγκρουστούν μεταξύ τους, σχηματίζοντας μερικές φορές άτομα προιτρονίου. Αυτές οι δομές είναι ασταθείς, ωστόσο, τα συστατικά τους σωματίδια τελικά θα καταστραφούν. Η περαιτέρω καταστροφή άλλων σωματιδίων χαμηλής ενέργειας θα συνεχιστεί, αν και πολύ αργά. Αλλά απόψε κοιτάξτε στον νυχτερινό ουρανό γεμάτο αστέρια και μην ανησυχείτε για τίποτα - δεν θα πάνε πουθενά για πολύ καιρό και η κατανόησή μας για το Σύμπαν και τον χρόνο μπορεί να αλλάξει στο μέλλον.