Sì, certo, questo probabilmente non ci riguarda. Non siamo sicuri di nulla per i prossimi 50 anni e non abbiamo idea di cosa accadrà, cosa possiamo dire lì per molti anni a venire.
Ma ancora mi chiedo come sarà lì? Come si trasformerà tutto in un "bacino di rame"?
L'Universo è un oggetto globale che include il tempo, lo spazio e tutti i suoi contenuti: galassie, stelle, pianeti, le loro lune, tutti gli altri corpi, tutta la materia, tutta l'energia. Questo enorme e meraviglioso oggetto è nato una volta. Come tutte le cose buone, anche l'universo ha la sua fine. Con il passato e l'origine dell'Universo, gli scienziati sembrano aver deciso. Ma le previsioni sulla fine dell'Universo rimangono un insieme di teorie che producono risultati diversi a seconda dei valori accettati di diverse costanti.
Nascita e vita
La teoria dominante dell'origine dell'universo nella scienza moderna è il Big Bang. Se estrapoliamo l'apparente espansione dell'Universo, 13,799 ± 0,021 miliardi di anni fa tutta la materia si trovava in un punto di dimensione zero con densità e temperatura infinite. Poi è iniziata l'espansione. Pochi dei processi successivi rientrano nella piena comprensione della fisica moderna.
In picosecondi, particelle elementari sono state generate dal plasma di quark-gluone. Successivamente, si sono formati protoni e neutroni, che a loro volta hanno dato nuclei di isotopi leggeri. Finora solo i nuclei: la materia è lontana dagli atomi.
Dopo 70mila anni dal punto di partenza, la materia inizia a dominare sulle radiazioni. Da circa 380 mila anni dopo il Big Bang, elettroni e nuclei formano per la prima volta atomi neutri. Le stelle non esistono ancora. I primi si sono formati da 550 milioni di anni dopo il Big Bang. Le stelle si riuniscono nelle galassie. Questi ultimi sono formati dall'interazione gravitazionale in ammassi.
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Secondo l'ipotesi nebulare, ≈9 miliardi di anni dopo il Big Bang (o ≈4,6 miliardi di anni fa), quello che sarebbe poi diventato il sistema solare iniziò a formarsi da una nuvola di gas e polvere. Un frammento della nuvola compresso in una palla al centro, anche le parti circostanti si comprimevano e ruotavano più velocemente, formando un caratteristico disco. La nostra stella si è illuminata dalla sfera, i pianeti si sono formati nelle regioni fredde in ispessimento della materia.
In questa breve descrizione, ci interessa la possibilità di prevedere per quanto tempo il Sole potrebbe ancora esistere. 13.799 miliardi di anni dopo che tutto ebbe inizio, abbiamo una Terra blu, vita e pornografia gratuita su reti di dati. L'ordine di vita per noi conveniente esisterà per molto tempo, ma solo per gli standard umani.
Tra 2,4 miliardi di anni da oggi, la Via Lattea e la Galassia di Andromeda si scontreranno. Non ci sarà nessuno ad osservarlo dalla Terra. La vita sul nostro pianeta morirà in circa un miliardo di anni: il Sole fornirà troppo calore e gli oceani semplicemente evaporeranno. La stella stessa durerà a lungo.
Il ciclo di vita del sole.
Tra miliardi di anni, il Sole sarà già una gigante rossa che ha esaurito da tempo le sue riserve di idrogeno. Si espanderà circa 250 volte. Alcuni studi dimostrano che prima di collassare in una nana bianca, il Sole catturerà comunque la Terra, poiché l'orbita del pianeta si abbasserà. Tuttavia, non importa: tra 7,6 miliardi di anni, quando ciò accadrà, non ci sarà nulla di vivo sul nostro pianeta. Il sole splenderà ancora per miliardi di anni, ma molto più debole. Alla fine si trasformerà in una nana nera. Tra un altro miliardo di anni, la gravità di altre stelle porterà via i pianeti rimasti. Il sistema solare cesserà di esistere.
Nelle prossime centinaia di milioni di anni, non è necessario preoccuparsi della morte della Terra: durante questo periodo, il sistema solare è stabile. Bruciare il carburante di una stella vicina tra miliardi di anni non è nemmeno un problema. L'umanità moderna ha compiti reali che minacciano di deteriorare significativamente la qualità della vita. Ce ne sono molti: dagli antibiotici che smettono di funzionare a causa della comparsa di superbatteri ai cambiamenti climatici globali dovuti al rilascio di gas serra. Infine, c'è il banale pericolo di scatenare una guerra termonucleare o di distruggerci in qualche altro modo.
Forse i nostri discendenti sposteranno l'orbita terrestre o addirittura migreranno da essa. Forse la Terra sopravviverà a questo processo senza inutili aiuti. Ma quali problemi affronterà la postumanità, che lascerà la "culla della civiltà"? Cosa attende altre forme di vita extraterrestri? La questione del destino ultimo dell'Universo si trova al confine della moderna scienza cosmologica.
Compressione
L'universo si sta espandendo, le galassie si stanno disperdendo l'una dall'altra. Forse il tasso di espansione rallenterà, raggiungerà lo zero e poi andrà nella direzione opposta. L'universo può iniziare a ridursi, collassando gradualmente in buchi neri. E questi buchi neri si fonderanno in uno solo. Questa ipotesi è chiamata "Big Compression".
Nella legge di Hubble, lo stato di espansione dell'Universo è determinato dalla sua densità. Se la densità è inferiore a quella critica, l'universo continuerà ad aumentare di dimensioni e raffreddarsi. Se la densità dell'Universo è maggiore, la forza gravitazionale interromperà gradualmente la dispersione e la dirigerà all'indietro. L'universo si restringerà.
Il collasso sarà diverso dall'espansione originale. Enormi ammassi di galassie convergeranno, quindi intere galassie inizieranno a fondersi. Ad un certo punto, le stelle si avvicineranno così tanto l'una all'altra che si verificheranno frequenti collisioni. Le stelle non saranno in grado di dissipare il calore generato e inizieranno ad esplodere, lasciando un gas caldo e disomogeneo. A causa dell'aumento della temperatura, i suoi atomi decadranno in particelle elementari, che saranno assorbite dai buchi neri che si coalizzano. L'ipotesi non indica quale sarà il finale.
C'è un'altra ipotesi di continuazione: Big Bounce. La semplice formulazione dice che l'Universo sta vivendo cicli di Big Bang e Big Compression. Forse questo Universo è sorto a seguito del collasso del precedente. Ciò significa che viviamo in uno dei punti di un ciclo infinito di contrazioni ed esplosioni. Tuttavia, la loro numerazione non ha senso a causa del passaggio del punto di singolarità. Alcune teorie affermano che la Grande compressione risulterà nello stesso stato che ha dato inizio a tutto. Accadrà un altro Big Bang. Il ciclo continuerà indefinitamente.
Ma le ultime osservazioni sperimentali di supernove lontane come oggetti di luminosità standard e la compilazione di una mappa di radiazione reliquia mostrano che l'espansione non rallenta, ma solo accelera.
Espansione
Il Grande Squarcio suggerisce che in futuro tutta la materia nell'universo, stelle e galassie, particelle subatomiche, spazio e tempo stesso verrà lacerata dalla velocità di espansione. Lo scenario di questa morte dice che 60 milioni di anni prima della finale, la Via Lattea si disintegrerà e in tre mesi il lavoro del sistema solare sarà interrotto. Mezz'ora prima del Big Rip, la Terra (o un pianeta simile) collasserà, in un nanosecondo, gli atomi inizieranno a collassare. Secondo l'ipotesi, tutto ciò avverrà solo dopo 22 miliardi di anni, dopo l'estinzione del Sole in nana bianca.
Tuttavia, la teoria più popolare rimane l'espansione costante e la conseguente morte termica.
Tra miliardi di anni, le stelle si spegneranno. Dai loro resti nasceranno nane bianche, stelle di neutroni e buchi neri. Tra 150 miliardi di anni dal momento attuale, con la stessa accelerazione della recessione galattica, tutte le galassie al di fuori del Gruppo Locale andranno oltre l'orizzonte cosmologico. Gli eventi nel gruppo locale non saranno in grado di influenzare in alcun modo eventi in galassie lontane e viceversa. Quando si osserva una galassia lontana, il tempo rallenterà e poi semplicemente si fermerà. In altre parole, dopo 150 miliardi di anni, un osservatore del Gruppo Locale non vedrà mai eventi in galassie lontane. Niente più voli per loro o qualsiasi forma di comunicazione sarà possibile.
Dopo 800 miliardi di anni, la luminosità del Gruppo Locale diminuirà sensibilmente. Le stelle che invecchiano emetteranno sempre meno luce, le nane rosse moriranno in quelle bianche. Dopo 2 trilioni di anni dal momento presente, a causa del redshift, le galassie lontane saranno impossibili da rilevare in alcun modo: anche la lunghezza d'onda dei loro raggi gamma sarà superiore alla dimensione dell'universo osservabile.
Tra 100 trilioni di anni, la formazione delle stelle finirà, i loro resti brilleranno debolmente nello spazio. Dopo che l'ultima stella è uscita, lo spazio sarà occasionalmente illuminato da bagliori di fusioni di due nane bianche. Dopo 1015 anni, i pianeti cadranno sui resti delle loro precedenti stelle o andranno su altri corpi. Allo stesso modo, tra 1019-1020 anni, gli oggetti lasceranno le galassie. Una piccola parte degli oggetti cadrà in un buco nero supermassiccio.
L'ulteriore sviluppo dipende dal fatto che il protone sia stabile o meno. Alcuni esperimenti affermano che l'emivita minima di un protone è di 1034 anni. Se è davvero così, tra 1040 anni quasi solo leptoni e fotoni rimarranno nell'Universo. I resti di stelle scompariranno, rimarranno solo i buchi neri. Forse il processo di distruzione del nucleone richiederà più tempo.
Tra 10100 anni dal momento attuale, i buchi neri evaporeranno a causa della radiazione di Hawking. Infine, l'universo sarà quasi completamente vuoto. Fotoni, neutrini, elettroni e positroni voleranno in esso, occasionalmente entrando in collisione.
Se i protoni sono stabili, dopo la fusione fredda 101500 e il tunneling quantistico, i nuclei leggeri si trasformeranno in atomi di ferro 56Fe. Gli elementi più pesanti di questo isotopo decadranno con l'emissione di particelle alfa. In 101026 anni, il tunneling quantistico trasformerà oggetti di grandi dimensioni in buchi neri. Forse le stelle di ferro si trasformeranno in stelle di neutroni tra 101076 anni da oggi.
C'è la possibilità che in 10101056 anni le fluttuazioni quantistiche daranno origine a un nuovo Big Bang. Sebbene in questo vuoto possa nascere anche una creatura intelligente: una stima approssimativa del tempo di nascita del cervello di Boltzmann è una volta ogni 101050 anni.
Ci sono altre ipotesi più esotiche. Ad esempio, nel 2010, gli scienziati hanno previsto che tra cinque miliardi di anni il tempo finirà. Questo evento sarà difficile da vedere o in qualche modo prevedere, si promette che sarà improvviso. Lo spazio può finire a causa del collasso di un falso vuoto in uno vero, in uno stato energetico inferiore, che può portare alla completa distruzione degli oggetti nell'Universo.
Tutte queste ipotesi sono progettate per le realtà attuali di una semplice equazione di stato per l'energia oscura. Come suggerisce il nome, si sa poco dell'energia oscura. Se il modello inflazionistico dell'Universo è corretto, allora nei primi momenti dopo il Big Bang c'erano altre forme di energia oscura. Forse l'equazione di stato cambierà. Le conclusioni che se ne possono trarre cambieranno. È difficile prevedere cosa impareremo sull'energia oscura se si fosse sviluppata solo alla fine del secolo scorso.
Ecco un'altra versione del fisico teorico Joseph Lykken del National Accelerator Laboratory. Fermi. Alla conferenza annuale dell'American Association for the Advancement of Science (AAAS), ha presentato la teoria della morte dell'intero universo.
Il ricercatore ha affermato che lo studio delle proprietà del bosone di Higgs scoperto conferma l'ipotesi dell'instabilità dell'universo. Ciò significa che prima o poi può cessare completamente di esistere nella forma in cui lo conosciamo.
La colpa era della massa della "particella di Dio", stabilita dai rilevatori del Large Hadron Collider (LHC), - 126 gigaelettronvolt.
Quando Peter Higgs predisse l'esistenza di un bosone elementare nel 1964, la sua massa teorica poteva essere in un ampio intervallo da 114 a diverse centinaia di gigaelettronvolt. Ma il risultato ottenuto si è rivelato in quella zona di confine, al di sotto della quale è ammessa l'assunzione del cosiddetto “falso” vuoto.
In poche parole, con tali proprietà di una particella subatomica instabile, il vuoto nell'Universo potrebbe non essere così vuoto come si pensa comunemente. Se assumiamo che possieda effettivamente una certa quantità di energia, allora con una certa probabilità un vero vuoto "vuoto" può apparire casualmente in qualche regione dello spazio.
"A un certo punto, a causa delle fluttuazioni quantistiche, una piccola bolla di vuoto darà origine a un universo alternativo", spiega Likken. "A causa del suo livello di energia inferiore, si espanderà alla velocità della luce, assorbendo tutto ciò che lo circonda."
In effetti, stiamo parlando di un nuovo Big Bang e della sostituzione di una generazione dell'Universo con un'altra. Ma non dovresti fare scorta di sale e fiammiferi. In primo luogo, la "versione" dello spazio esterno che ci circonda si è rivelata abbastanza stabile da sopravvivere per 13,5 miliardi di anni. Se scoppia una catastrofe, accadrà molto, molto tempo fa. In secondo luogo, l'espansione dell'ipotetica bolla avverrà con la massima velocità possibile, il che significa che non sarà possibile prevedere la fine del mondo e avverrà inaspettatamente e completamente invisibile a tutti gli esseri viventi.
