Что будет когда погаснут все звезды
Какой конец ждет Солнечную систему?
Потребовалось 13,8 миллиарда лет космической эволюции, чтобы мы оказались здесь. Поколения звезд должны были жить и умереть, чтобы создать тяжелые элементы; крошечные протогалактики должны были слиться, чтобы образовался Млечный Путь; облака межзвездного газа должны были коллапсировать и сформировать новые звезды с твердыми планетами; сложная неорганическая и органическая химия должны были подружиться на одном из таких новых миров; биологическая эволюция — и природные катаклизмы — должны были пойти по одному из извилистых путей, чтобы в конечном итоге всего несколько тысяч лет назад появились люди.
Уровень одиночества в космосе зашкаливает.
Когда исчезнет галактика
За последние 12 000 лет или около того мы создали сельское хозяйство, науку, страны и всю современную цивилизацию, которые нам известны сегодня. Это увлекательное путешествие, которое преобразовало наш мир и, благодаря космической программе человечества, преобразует нашу Солнечную систему.
Но мир, которым мы наслаждаемся сегодня, независимо от того, что делаем, не будет существовать вечно и наше Солнце рано или поздно погаснет. Ряд земных событий должны изменить положение вещей в нашем мире и сделать Землю совершенно неузнаваемой для всех, кто сегодня живет. Примерно через 60 000 лет Солнце и звезды передвинутся и наши современные созвездия исчезнут с лица неба. Еще через 100 000 лет мы, вероятно, попадем в новый ледниковый период по причинам, которые мало связаны с деятельностью человека. И прежде чем пройдет еще миллион лет, земные вулканы навсегда изменят ландшафт Земли.
Все самые свежие новости из мира высоких технологий вы также можете найти в Google News.
Но все это мелочь по сравнению с тем, что Вселенная готовит для нас. Чуть меньше чем через четыре миллиарда лет галактика Андромеды (и, возможно, галактика Треугольник) объединится с нашей галактикой Млечный Путь, сильно изменив структуру галактики и вид ночного неба. Сейчас она в 2,5 миллионах световых лет от нас и движется со скорость 43 км/с, а значит первое столкновение произойдет через 3,8 миллиарда лет, а уже через 5,5 миллиардов лет слияние будет завершено. Гравитация приведет к тому, что вся местная группа галактик объединится с нашей в одну гигантскую эллиптическую галактику Млекомеда. На больших космических масштабах все другие галактики продолжат удаляться прочь от нас, пока не исчезнут из нашего поля зрения совершенно — примерно через 100 миллиардов лет.
Вот такие снимки Млечного Пути и Андромеды.
Когда погаснет Солнце
Все это время наша Солнечная система будет оставаться в полном порядке, разве что выглядеть будет иначе. Солнце будет продолжать нагреваться по мере старения, пока через 1-2 миллиарда лет не положит конец жизни на Земле, вскипятив океаны нашей планеты. Еще через 5-7 миллиардов в ядре Солнца закончится ядерной топливо, и наша родная звезда станет красным гигантом, поглотив Меркурий и Венеру в этом процессе. Из-за особенной звездной эволюции, система Земля — Луна, вероятно, будет вытолкнута прочь и ей повезет избежать огненной судьбы наших внутренних соседей.
Все это время Земля будет продолжать вращаться вокруг Солнца, а Луна — оказывать на нее гравитационную тягу, что вызовет крутящий момент. Поэтому Луна будет уходить дальше от Земли, при этом замедляя вращение Земли. Это замедление будет практически неощутимым; вращение Земли будет замедляться на какие-то 1,4 миллисекунды за сотню лет. Но по прошествии 50 миллиардов лет орбитальный период Луны будет составлять 47 дней (сейчас — 27,3 дня), а наши 24-часовые сутки должны будут замедлиться, чтобы соответствовать этому: сутки станут длиннее в 47 раз через 50 миллиардов лет. К тому моменту Земля и Луна станут приливно заблокированными, то есть Луна будет всегда появляться в одном и том же месте на небе.
Могут ли погаснуть все звезды
Поскольку образование звезд продолжится, умирающие звезды будут сбрасывать свое топливо в межзвездное пространство и неудавшиеся звезды будут сливаться воедино. При этом количество материала для изготовления звезд будет ограничено. Даже самый долгоживущие звезды будут существовать каких-то 100 триллионов лет (10 14 ), а спустя квадриллион лет (10 15 ) формирования звезд иссякнет полностью. Лишь случайные столкновения или слияния между неудавшимися звездами или их остатками будут подсвечивать нашу галактику; в остальном процесс будет ввергать ее в холод и тьму. Наконец, белые карликовые звезды станут черными, когда остынут и испустят свою энергию. Да, это займет много времени (порядка 10 16 лет), в миллион раз больше текущего возраста Вселенной. Атомы все еще будут, но их температура будет чуть выше абсолютного нуля. Вот тогда-то ночное небо будет действительно темным и черным, без какого-либо видимого света, поскольку все звезды прекратят свое существование. Во всяком случае в нашей местной группе галактик.
Солнце может сжечь что угодно.
Чтобы не пропустить ничего интересного из мира высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram. Там вы узнаете много нового.
Такой будет конечная судьба многих звезд нашей местной группы, но не всех и даже, наверное, не нашей. Есть другой процесс, который будет более эффективным, а значит и более вероятным для нас: гравитационное выталкивание из местной группы вследствие процесса насильственной релаксации. При наличии нескольких тел на гравитационно хаотичной орбите, одно из них однажды выбрасывается, оставляя другие более тесно связанными. Это происходит в шаровых скоплениях с течением времени и объясняет, почему они настолько компактны, а также почему существует так много слившихся воедино старых звезд в ядрах этих древних реликтов.
В космосе все не так просто.
Будет ли космос существовать всегда
Гравитационный выброс происходит примерно в 100 раз чаще случайного слияния, а значит наша звезда и остальные связанные планеты, вероятно, будут выброшены в бездну уже пустого пространства примерно через 10 19 лет. Но ничто не вечно, даже космос. Каждая орбита — даже гравитационные орбиты в общей теории относительности — медленно распадаются со временем. Может потребоваться очень много времени, возможно, 10 150 лет, но в конечном итоге орбиты Земли развалятся и она устремится по спирали к центральной массе нашей Солнечной системы. Такой будет наша судьба, если нас выбросит.
В космосе многое красиво, но все опасно.
Но если мы остаемся в гигантской галактике, в которую превратится Млекомеда, нам не суждено оказаться в черной дыре в центре галактике. Чтобы это произошло, потребуется 10 200 лет, но черные дыры столько не живут. Они медленно испаряются в виде излучения Хокинга. Благодаря этому распаду, даже самые массивные черные дыры во Вселенной будут жить не больше 10 100 лет, а черная дыра солнечной массы — каких-то 10 67 лет.
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Там можно найти много всего интересного, чего нет даже на нашем сайте.
После распада черной дыры останется только темная материя, а значит, Земля устремится к черному карлику, который однажды был нашим Солнцем. Вне зависимости от того, сколько раз наш мир мог оказаться и оказывался в огне, наша конечная судьба — замерзнуть в холодной, пустой Вселенной. Все пройдет. И это тоже.
Несмотря на то, что многие ученые уверены, что вселенная закончится так же, как и началась – при помощи Большого Взрыва, это не так. На самом деле, начнут исчезать звезды. Данное исследование было написано физиком Мэтом Капланом, и опубликовано на сайте Illinois State University, сообщает Joinfo.com.
Чем закончится Вселенная?
Доктор Каплан заявил, что никакого второго Большого Взрыва не будет – вместо этого медленно начнут гаснуть звезды, которые мы каждый день видим на небе. Однако Мэтт Каплан «утешил» своих читателей, объяснив, что к тому моменту на Земле уже вряд ли останется жизнь.
Другими словами, нашу вселенную просто поглотит тьма. Звезды, которые своими размерами превосходят Солнце, погаснут с громким взрывом, разлетаясь по всем уголкам вселенной.
А вот белые карлики и вовсе превратятся в свою противоположность. Дело в том, что со временем эти звезды тускнеют и остывают. В итоге они окончательно замерзнут и станут выглядеть как черные пятна на черном же фоне. Сам Мэтт называет их черными карликами.
(так будет выглядеть черный карлик по предположению Мэтта Каплана)
Когда погаснет вселенная?
К счастью, нам еще очень далеко даже до того, чтобы стать свидетелями первой погасшей звезды. Сам доктор Каплан утверждает, что если бы его попросили назвать то количество лет, которое отделяет нас от конца вселенной, он вряд ли бы смог уместить это число на лист бумаги.
По его предположениям, угасание белых карликов и их превращение в черные безжизненные планеты займет от 10 до 1100 миллионов лет. После взрыва первой массивной звезды понадобится от 10 000 до 32 000 лет на то, чтобы исчезли все звезды. Только после этого наступит окончательный конец вселенной.
Постепенно ученые разгадывают все больше тайн нашей вселенной. Так, ранее мы писали о том, что космический аппарат NASA запечатлел молнии на Юпитере, а ученые смогли разгадать тайну этого явления.
Тьма в конце туннеля. Вселенная состарится, а потом исчезнет. Когда?
Умирают даже звезды. Например, Солнце погаснет через 7,5 миллиарда лет. Увы, уйдет в иной мир и наша Вселенная.
Конкретные сроки на проходящем в Гонолулу Международном космическом форуме назвала группа астрономов из Австралии и Великобритании. Свои выводы ученые сделали, изучив электромагнитное излучение 220 тысяч галактик, которые расположены от Земли на расстояниях около двух миллиардов световых лет.
Борис Комберг, доктор физико-математических наук, Астрокосмический центр ФИАН РАН:
Это вписывается в данные Драйвера. Но насколько он учитывает другие процессы, которые происходят во Вселенной? Скажем, известно, что галактики могут сталкиваться, и тогда происходит их омоложение. Звезды могут перемалываться и снова давать газ, и из него снова могут рождаться звезды. То есть они будут вспыхивать как керосиновая лампа. И тогда картинка увядания окажется совсем иной, его сроки намного увеличатся.
Что будет когда погаснут все звёзды?
8,5 тыс. просмотров. Уникальные посетители страницы.
6,7 тыс. дочитываний, 79%. Пользователи, дочитавшие до конца.
2,5 мин. Среднее время дочитывания публикации.
Один из подписчиков прислал мне следующий вопрос:
Если жизненный цикл звёзды, черной дыры и прочих массивных объектов конечен, то что ждёт вселенную, когда последний такой объект закончит свой жизненный цикл? Или следуя постулату что ничего бесследно не исчезает, вселенная вечна и никогда не исчезнет?
Звёзды живут за счёт переработки лёгких атомов в более тяжёлые. Когда запасы водорода (H) в звезде исчерпываются — звезда погибает. Из обломков нескольких звёзд и межзвёздного газа могут формироваться новые звёзды и жизненный цикл звезды повторяется, но с каждым новым циклом в звёздах становится всё меньше водорода.
Так, будет продолжаться пока, все атомы водорода во вселенной не будут переработаны в ходе жизненного цикла звёзд в атомы железа (Fe). После этого новые звёзды перестанут рождаться, вселенная погрузится во тьму и в ней останутся только планеты, чёрные дыры и остывшие ядра звёзд.
Если вселенная продолжит расширяться с текущей скоростью, то это произойдёт не ранее, чем через 1-100 триллионов лет, но если учесть ускоренной расширение Вселенной, то уже через 30 млрд лет, водород не сможет собираться в новые звезды, и вселенная будет заполнена ещё и разреженным водородом.
Наступит эпоха чёрных дыр, они будут поглощать оставшееся вещество, но со временем оно закончится, и ещё через примерно 17 септдециллиардов (10¹⁰⁵) лет все чёрные дыры испарятся в последний раз озарив Вселенную светом.
Большой разрыв. Источник: spacegid.com
Однако исследования последних лет показывают, что большой разрыв произойдёт гораздо раньше, чем Вселенная дойдёт до тепловой смерти. При нём все объекты во Вселенной будут разорваны на субатомные частицы и растянуты на бесконечно большое расстояние. Случится это не раньше, чем через 20-22 миллиарда лет.
Когда звезды совсем погаснут?
Когда облако молекулярного газа коллапсирует под действием собственной силы тяжести, всегда есть несколько регионов, которые начинают с чуть большей плотности, чем другие. Каждая точка в этой материи изо всех сил пытается притянуть больше другой материи к себе, но эти регионы сверхплотности притягивают материю чуть эффективней других.
Когда у этих ярчайших звезд заканчивается топливо, они умирают в красочном взрыве сверхновой II типа. Когда это происходит, внутреннее ядро взрывается, коллапсирует до нейтронной звезды (для ядер с низкой массой) или даже до черной дыры (для ядер высокой массы), в то время как внешние слои выходят обратно в межзвездную среду. Там эти газы будут вносить свой вклад в будущие поколения звезд, предоставляя им тяжелые элементы, необходимые для создания твердотельных планет, органических молекул и, в редких случаях, жизни.
Черные дыры по определению сразу становятся черными. В отличие от аккреционного диска, их окружающего, и чрезвычайно низкотемпературного излучения Хокинга, вытекающего с горизонта событий, черные дыры практически сразу после коллапса ядра становятся сущей тьмой.
Видите ли, нейтронная звезда забирает всю энергию в ядре звезды и коллапсирует чрезвычайно быстро. Когда вы что-то берете и быстро это сжимаете, вы вызываете внезапный рост температуры: так работает поршень дизельного двигателя. Коллапс звездного ядра до нейтронной звезды может быть самым мощным примером быстрого сжатия. За секунды-минуты ядро из железа, никеля, кобальта, кремния и серы на много сотен или тысяч километров в диаметре коллапсирует до шарика диаметром порядка 16 километров. Его плотность вырастает в квадриллион раз (10^15), температура тоже существенно повышается: до 10^12 градусов у ядра и до 10^6 градусов на поверхности.
И вот в чем проблема.
Когда вся эта энергия заключена в коллапсирующей звезде вроде этой, ее поверхность становится настолько горячей, что светится только голубовато-белым цветом в видимой части спектра, однако большую часть ее энергии не видно даже в ультрафиолете: это рентгеновская энергия. В этом объекте хранится чрезвычайно много энергии, но единственный способ выпустить ее во Вселенной — через поверхность, а площадь поверхности мала.
Есть и другие звезды, которые погаснут быстрее.
Видите ли, подавляющее большинство звезд — оставшиеся 99% — не становятся сверхновыми, а в процессе своей жизни медленно усыхают до белых карликовых звезд. «Медленно» в нашем случае — это только по сравнению со сверхновыми: потребуются десятки или тысячи лет, а не секунды-минуты, но это достаточно быстро, чтобы уловить почти все тепло звезды в ядре. Разница в том, что вместо того, чтобы улавливать ее в сфере диаметром 15 километров или около того, это тепло будет сосредоточено в объекте размером с Землю, в тысячу раз больше нейтронной звезды.
В белых карликах нейтрино утекают незначительно, а это значит, что излучение с поверхности будет единственным важным эффектом. Когда мы рассчитываем, как быстро может улетучиться тепло, это приводит нас к срокам охлаждения белого карлика в 10^14 или 10^15 лет. После этого карлик остынет до температуры чуть выше абсолютного нуля.
Это означает, что через 10 триллионов нет (что в 1000 раз дольше времени существующей Вселенной) поверхность белого карлика остынет до температуры, которую уже будет не разглядеть в видимом световом режиме. И когда это время пройдет, во Вселенной появится совершенно новый тип объекта: черная карликовая звезда.
Забавно представлять нашу Вселенную, наполненную звездами, которые объединены галактиками, разделенными гигантскими расстояниями. К тому времени, когда появится первый черный карлик, наша местная группа сольется в одну галактику, большая часть звезд выгорит, останутся лишь маломассивные красные и тусклые звезды.
И все же среди этого всего родится новый объект, которого пока наша Вселенная не знала. Даже если мы никогда не увидим его, мы знаем, какова будет его природа, как и почему он появится. И это, уже само по себе, остается удивительной способностью науки.
Спросите Итана №98: когда погаснут звёзды?
Начнём разговор с жизни звёзд и пройдёмся по ней до самого конца, чтобы подробно изучить этот момент.
Когда облака молекулярного газа коллапсируют под воздействием гравитации, всегда находятся регионы чуть более плотные, чем другие. Каждая часть пространства, где есть материя, пытается привлечь всё больше материи, но эти сверхплотные регионы привлекают материи больше остальных.
Поскольку гравитационный коллапс – процесс стремительный и неконтролируемый, то чем больше материи вы привлекаете, тем быстрее привлекается дополнительная материя. И хотя у большого и рассеянного облака могут уйти миллионы и десятки миллионов лет на превращение в плотный объект, процесс перехода от простого сколлапсированного состояния плотного газа до нового звёздного скопления – где самые плотные регионы зажигают в своих недрах реакции синтеза – проходит всего за несколько сотен тысяч лет.
Когда топливо у этих самых ярких звёзд кончается, они погибают в потрясающем взрыве сверхновой II типа. В этот момент внутреннее ядро схлопывается до нейтронной звезды (в случае ядер малой массы) или даже до чёрной дыры (для массивных ядер), а внешние слои выбрасываются в межзвёздную среду. Там обогащённые газы создадут следующие поколения звёзд, обеспечивая тех тяжёлыми элементами для создания каменистых планет, органических молекул, а в очень редких и чудесных случаях – жизнь.
Чёрные дыры, по определению, сразу становятся чёрными. Они становятся такими практически мгновенно, за исключением окружающих их аккреционных дисков и низкотемпературного излучения Хокинга.
Но нейтронные звёзды – это совсем другой коленкор.
И вот тут появляется проблема.
Вся эта энергия хранится в сколлапсировавшей звезде, и её поверхность такая горячая, что звезда не только светится светло-голубым светом в видимой части спектра, но и излучает в невидимом рентгеновском диапазоне (даже не ультрафиолете)! В этом объекте заключено безумное количество энергии, но выпускать её во Вселенную он может только через поверхность, которая весьма мала.
Вопрос в том, сколько времени уйдёт у нейтронной звезды на охлаждение? Ответ зависит от той части физики нейтронных звёзд, которая на практике не очень изучена: охлаждения нейтрино! Видите ли, если фотоны (излучение) хорошо поглощаются обычной, барионной материей, нейтрино могут беспрепятственно проходить сквозь нейтронную звезду. В самом быстром случае нейтронные звёзды могут остыть и скрыться из видимой части спектра за 10 16 лет, то есть «всего лишь» за время, в миллион раз большее возраста Вселенной. Но в медленных случаях это может занять от 10 20 до 10 22 лет – то есть, придётся немного подождать.
Но есть и другие звёзды, становящиеся чёрными быстрее.
Большинство звёзд – 99% с хвостом – не становятся сверхновыми, а в конце жизни медленно сжимаются до белых карликов. Медленно это происходит только по сравнению со сверхновыми: это занимает десятки и сотни тысяч лет, а не секунды и минуты, но это всё равно достаточно быстро для того, чтобы сохранить всё тепло ядра звезды. Разница в том, что вместо заключения её в сфере диаметром в 16 км, тепло заключено в объекте размером «всего лишь» с Землю, то есть в тысячу раз большем.
Это значит, что хотя температуры белых карликов могут быть большими – более 20 000 К, то есть, в три раза больше, чем у Солнца – они остывают гораздо быстрее нейтронных звёзд.
Излучение нейтрино для белых карликов пренебрежимо мало, то есть основное излучение идёт с поверхности. При подсчёте того, как быстро тепло может покинуть тело через излучение, получается, что белые карлики (такие, какой получится из Солнца), остынут примерно за 10 14 — 10 15 лет. Это время уйдёт на остывание до нескольких градусов выше абсолютного нуля.
Это значит, что после примерно 10 триллионов лет, или «всего лишь» в 1000 раз дольше текущего возраста Вселенной, температура поверхности белого карлика упадёт так, что он перестанет быть видимым. По истечению этого времени во Вселенной появятся совершенно новые объекты: чёрные карлики.
Так что придётся разочаровать тебя, Стив, сегодня чёрных карликов не существует. Вселенная слишком молода для них. Самые холодные из белых карликов, по нашим подсчётам, потеряли не более 0,2% всей энергии с тех пор, как самые первые из них появились во Вселенной. То есть, для белого карлика с температурой в 20 000 К это значит, что его температура упала до 19 960 К, и до тёмной звезды ему ещё очень далеко.
Забавно, как мы представляем нашу Вселенную, наполненную светящимися звёздами, собранными вместе в галактики, разделённые огромными пространствами. К тому времени, когда появится первый чёрный карлик, наша группа галактик объединится в одну единую, Милкдромеду, большинство звёзд, которые когда-либо возникнут, уже отгорят своё, а оставшиеся будут иметь наименьшую массу, и будут самыми красными и тусклыми из всех.
Кроме этого, все остальные галактики покинут пределы нашей досягаемости, благодаря тёмной энергии. Шансы на существование жизни будут крайне малы, и звёзды вместе со звёздными трупами начнут вылетать из галактики из-за гравитационных воздействий быстрее, чем будут формироваться новые.
И на этом фоне, тем не менее, впервые за долгое время появятся новые объекты. И хотя мы никогда не сможем увидеть и воспринять такой объект, о природе мы знаем достаточно для того, чтобы знать не только о том, что они будут существовать, но и о том, как и когда они появятся. И само по себе это – одно из самых удивительных свойств науки!