Universums 5 livscykler: vilket stadium lever vi i?

2024 Författare: Seth Attwood | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 16:17

Varje levande varelse på vår planet föds, mognar, blir äldre och dör så småningom. Alla dessa lagar gäller även utanför jorden – stjärnor, solsystem och galaxer går också under med tiden.

Skillnaden existerar bara i tiden - det som för dig och mig verkar vara evighet, med universums normer, är fullständigt nonsens. Men hur är det med själva universum? Som ni vet föddes hon efter Big Bang för 13, 8 miljarder år sedan, men vad händer med henne nu? Vad är livscykeln för själva universum och varför skiljer forskare på fem stadier av dess utveckling?

Fem århundraden av universum

Astronomer tror att fem stadier av evolution är ett bekvämt sätt att representera universums otroligt långa liv. Håller med, vid en tidpunkt då vi bara känner till 5% av det synliga universum (resterande 95% är ockuperade av mystisk mörk materia, vars existens ännu inte har bevisats), är det ganska svårt att bedöma dess utveckling. Ändå försöker forskare förstå universums förflutna och nutid genom att kombinera framgångarna från vetenskap och mänskligt tänkande under de senaste två århundradena.

Om du har turen att befinna dig under en klar himmel på ett mörkt ställe en månlös natt, så när du tittar upp, väntar ett magnifikt rymdlandskap på dig. Med en vanlig kikare kan du se en häpnadsväckande skyline av stjärnor och ljusfläckar som överlappar varandra. Ljus från dessa stjärnor når vår planet och övervinner enorma kosmiska avstånd och tar sig till våra ögon genom rumtiden. Detta är universum av den kosmologiska eran där vi lever. Det kallas stjärntiden, men det finns fyra andra.

Det finns många sätt att se och diskutera universums förflutna, nutid och framtid, men ett av dem har uppmärksammats av astronomer mer än andra. Den första boken om fem århundraden av universum publicerades 1999, med titeln "Five Ages of the Universe: Inside the Physics of Eternity." (senast uppdaterad 2013). Författarna till boken, Fred Adams och Gregory Laughlin, gav en titel till vart och ett av de fem århundradena:

• Primitiv era
• Stjärnklara era
• Degenerativ era
• Era av svarta hål
• Mörk era

Det bör noteras att inte alla forskare är anhängare av denna teori. Ändå tycker många astronomer att femstegsindelningen är ett användbart sätt att diskutera en så ovanligt lång tid.

Primitiv era

Universums primitiva era började en sekund efter Big Bang. Under den första, mycket lilla tidsperioden existerade inte rum-tid och fysikens lagar, som forskarna tror, ännu inte. Detta märkliga, obegripliga intervall kallas Planck-eran, man tror att det varade i 1044 sekunder. Det är också viktigt att ta hänsyn till att många av antagandena om Planck-eran är baserade på en hybrid av allmän relativitet och kvantteorier, kallad teorin om kvantgravitation.

I första sekunden efter Big Bang började inflationen – en otroligt snabb expansion av universum. Efter några minuter började plasman svalna och subatomära partiklar började bildas och klibba ihop. 20 minuter efter Big Bang - i ett superhett, termonukleärt universum - började atomer bildas. Kylningen pågick i snabb takt tills 75 % väte och 25 % helium fanns kvar i universum, vilket liknar det som händer på solen idag. Cirka 380 000 år efter Big Bang kyldes universum ner tillräckligt för att bilda de första stabila atomerna och skapa en kosmisk bakgrundsmikrovågsstrålning, som astronomer kallar den kosmiska mikrovågsbakgrundsstrålningen.

Stjärnklara era

Du och jag lever i en stellar era - vid den här tiden tar det mesta av den materia som finns i universum formen av stjärnor och galaxer. De första stjärnorna i universum - vi berättade nyligen om dess upptäckt - var enorma och avslutade sina liv i form av supernovor, vilket ledde till bildandet av många andra, mindre stjärnor. Drivna av tyngdkraften närmade de sig varandra för att bilda galaxer.

Ett av stjärnepokens axiom är att ju större stjärnan är, desto snabbare bränner den av sin energi och dör sedan, vanligtvis på bara ett par miljoner år. Mindre stjärnor som förbrukar energi långsammare förblir aktiva längre. Forskare förutspår att vår Vintergatans galax, till exempel, kommer att kollidera och smälta samman med den närliggande Andromeda galaxen om cirka 4 miljarder år för att bilda en ny. Förresten, vårt solsystem kan överleva denna sammanslagning, men det är möjligt att solen kommer att dö mycket tidigare.

Degenerationens era

Detta följs av degenerationens era (degeneration), som börjar cirka 1 kvintiljon år efter Big Bang och kommer att pågå upp till 1 duodeciljon efter den. Under denna period kommer alla rester av stjärnor som är synliga idag att dominera universum. Faktum är att rymden är full av svaga ljuskällor: vita dvärgar, bruna dvärgar och neutronstjärnor. Dessa stjärnor är mycket kallare och avger mindre ljus. Under degenerationens era kommer således universum att berövas ljus i det synliga spektrumet.

Under den här eran kommer små bruna dvärgar att hålla fast vid det mesta av det tillgängliga vätet, och svarta hål kommer att växa, växa och växa och livnära sig på resterna av stjärnor. När det inte finns tillräckligt med väte i närheten kommer universum att bli mörkare och kallare med tiden. Då kommer protonerna som har funnits från början av universum att börja dö och lösa upp materia. Som ett resultat kommer de flesta subatomära partiklar, Hawking-strålning och svarta hål att finnas kvar i universum.

Hawking-strålning är en hypotetisk process av emission från ett svart hål av olika elementarpartiklar, främst fotoner; uppkallad efter den brittiske teoretiska fysikern Stephen Hawking.

De svarta hålens era

Under en betydande tidsperiod kommer svarta hål att dominera universum och dra in resterna av massa och energi. Men de kommer så småningom att avdunsta, om än mycket långsamt.

Författarna till boken tror, enligt Big Think, att när de svarta hålen äntligen förångas kommer det att finnas en liten ljusblixt – den enda kvarvarande energin i universum. Vid denna tidpunkt kommer universum att vara nästan historia, endast innehållande lågenergi, mycket svaga subatomära partiklar och fotoner.

Mörk era

Så småningom kommer elektroner och positroner som driver genom rymden att kollidera med varandra och ibland bilda proitroniumatomer. Dessa strukturer är instabila, men deras ingående partiklar kommer så småningom att förstöras. Ytterligare destruktion av andra lågenergipartiklar kommer att fortsätta, om än mycket långsamt. Men ikväll titta in på natthimlen full av stjärnor och oroa dig inte för någonting - de kommer inte att gå någonstans på väldigt länge, och vår förståelse av universum och tid kan förändras i framtiden.