Evrenin son çağına girdik mi?
Pek çok insan evrenin bir tekillikten başladığına inansa da, hala emin olamayız. Ancak belirli bir dönemde evrenin özelliklerine göre evreni farklı dönemlere ayırabiliriz.
Bugünkü evren dünden farklı. Zamanla, çoğu insanın ölçebileceği bir zaman ölçeğinde tespit edilemese bile, bazı ince ama önemli değişiklikler meydana geldi. Evren genişliyor, bu da evrenin yapıları arasındaki mesafenin zamanla arttığı anlamına geliyor.
Ancak bu ince değişiklikler, devasa kozmik zaman ölçeğinde birikir ve mesafeden daha fazlasını etkiler. Evren genişledikçe, radyasyonun, maddenin, nötrinoların ve karanlık enerjinin göreceli önemi değişti. Gökyüzünde gördükleriniz de önemli ölçüde değişecek. Evreni altı farklı döneme ayırabiliriz ve son çağa girdik!
Evren genişledikçe, maddenin yoğunluğu azalacak, ancak dalga boyu daha uzun süre uzayacağı için radyasyon da zayıflayacaktır. Öte yandan, karanlık enerjinin yoğunluğu, uzayın kendisinde var olan bir enerji biçimi olarak kabul edilirse, yoğunluğu değişmeden kalacaktır.
Nedeni yukarıdaki diyagramdan anlaşılabilir. Evrende var olan her şey, madde, radyasyon ve karanlık enerji gibi belirli miktarda enerjiye sahiptir. Evren genişledikçe, bu enerji biçimlerinin kapladığı hacim değişecek ve her biçimin enerji yoğunluğu farklı şekillerde gelişecektir. Gözlenebilir ufku tanımlamak için a değişkenini kullanırsak, o zaman:
Maddenin enerji yoğunluğu 1 / a ^ 3'e evrimleşecektir, çünkü yoğunluk sadece kütlenin hacme bölünmesidir ve kütle E = mc ^ 2 ile kolayca enerjiye dönüştürülebilir ve radyasyonun enerji yoğunluğu 1 / a ^ 4'e evrimleşir, Yoğunluk, hacme bölünen parçacık sayısı olduğundan, evren genişledikçe, her bir fotonun enerjisi, maddeye bağlı 1 / a ek faktör ekleyerek uzayacaktır. Karanlık enerji, uzayın kendisinin bir özelliğidir, bu yüzden Enerji yoğunluğu değişmeden kalır (1 / a ^ 0).
Genişleyen evrenin tarihi, hafif elementlerin gözlemleri ve kozmik mikrodalga arka plan dahil olmak üzere eksiksiz bir veri setini içeriyor ve gördüklerimiz için etkili bir açıklama olarak yalnızca Büyük Patlama'yı bırakıyor. Evren genişlediğinde, aynı zamanda soğur ve iyonların ve nötr atomların sonunda moleküller, gaz bulutları, yıldızlar ve nihayet galaksiler oluşturmasına neden olur.
Fizik kanunlarını evrene uygulayarak ve elde ettiğimiz gözlem ve ölçümlerle olası çözümleri karşılaştırarak nereden geldiğimizi ve nereye gittiğimizi belirleyebiliriz. Geçmişin tarihi, Büyük Patlama'nın başlangıcına kadar izlenebilir ve var olan her şeyin son kaderini de öngörebiliriz.
Tüm evrenimizin tarihi teorik olarak iyi anlaşılmıştır, ancak bunun nedeni, arkasındaki yerçekimi teorisini anladığımız içindir. Işık, bu sürekli genişleyen evrende yayılmaya devam edecek. Görünür nesneleri görmeye devam etmek için daha koyu parlaklık ve daha uzun dalga boyları tespit etmemiz gerekiyor, ancak bunlar teknik sınırlamalar, fiziksel sınırlamalar değil. .
Sınırları evrenin davranışına göre böldüğümüzde altı farklı dönem olacağını keşfediyoruz.
1. Genişleme çağı, 2. İlkel çorba çağı, 3. Plazma çağı meselesi, 4. Karanlık çağ, 5. Yıldız çağı, 6. Karanlık enerji çağı. Milyarlarca yıl önce bu son döneme girdik.
Genişleme sırasında, kuantum ölçeğindeki uzay-zaman dalgalanmaları gerilir. Genişlemenin son tekillikten kaynaklanıp kaynaklanmadığı belirsizdir, ancak gerçekleşip gerçekleşmediğinin özellikleri gözlemlenebilir evrenimizde doğrulanabilir.
(1) Genişleme çağı. Big Bang'den önce evrende madde, antimadde, karanlık madde veya radyasyon yoktu. Herhangi bir partikül ile dolu değildir. Aksine, uzayın kendisinde var olan bir enerji formuyla doludur ve evrenin katlanarak genişlemesine neden olur.
Evreni herhangi bir geometrik şekilden uzaydan ayırt edilemeyen bir duruma uzatır.
Evrendeki nedensel olarak bağlantılı bir alanı, şu anda gördüğümüz evrenden çok daha geniş bir alana genişletir.
Tüm olası parçacıkları aldı ve o kadar hızlı genişledi ki hiçbiri görünür evrende kalmadı.
Genişleme sırasında meydana gelen kuantum dalgalanmaları yapının tohumlarını yarattı ve böylece günümüzün devasa kozmik ağını oluşturdu.
Sonra, 13,8 milyar yıl önce aniden genişleme sona erdi. Tüm bu enerji, bir zamanlar uzayın doğasında var olan, parçacıklara, antiparçacıklara ve radyasyona dönüşmüştür. Bu geçişle birlikte genişleme çağı sona erer ve büyük patlama başlar.
(2) İlkel çorba dönemi. Genişleyen evren madde, antimadde ve radyasyonla dolduğunda soğuyacaktır. Parçacıklar çarpıştığında, fizik yasalarının izin verdiği herhangi bir parçacık-karşı parçacık çifti üretirler. Ana sınırlama yalnızca çarpışmanın enerjisidir.
Evren soğudukça ve enerjisi düştükçe, daha büyük kütleli parçacık-karşı-parçacık çiftleri üretmek giderek zorlaşır, ancak yok olma ve diğer parçacık reaksiyonları devam eder. Büyük patlamadan 1 ila 3 saniye sonra, tüm antimadde kayboldu ve geriye sadece madde kaldı. Büyük patlamadan üç ila dört dakika sonra, kararlı döteryum oluşur ve hafif elementler nükleer sentezden geçer. Bazı radyoaktif bozunma ve bazı son nükleer reaksiyonlardan sonra geriye kalan tek şey fotonlar, nötrinolar, çekirdekler ve elektronlardan oluşan bir plazma.
Evren yeterince soğutulduğunda ve yüksek enerjili fotonlardan yoksun kaldığında, nötr atomlarla etkileşime giremezler, ancak ancak serbestçe akabilirler.
(3) Plazma çağı. Bu hafif çekirdekler bir kez oluştuktan sonra, evrendeki pozitif yüklü tek nesnelerdir ve her yerdedirler. Tabii ki, eşit miktarda negatif ücretlerle dengelenirler. Çekirdek ve elektronlar atom oluşturur, bu nedenle bu iki parçacığın hemen birbirini bulması, atom oluşturması ve yıldız oluşumunun önünü açması doğal görünüyor.
Ne yazık ki sayıları fotonları çok aşıyor. Bir elektron ve bir atom çekirdeği birleştiğinde, yeterince yüksek enerjili bir foton ortaya çıkacak ve onları patlatacaktır. Nötr atomlar, evren milyarlarca dereceden binlerce dereceye soğuyana kadar nihayet oluştu.
Plazma çağının ilk günlerinde, evrenin enerji içeriği esas olarak radyasyon tarafından belirleniyordu. Sonunda, normal madde ve karanlık madde hakimdir. Üçüncü aşama, Big Bang'den 380.000 yıl sonradır.
Yıldızlar veya galaksiler oluşmadan önce, evren ışığı engelleyen nötr atomlarla doluydu. İlk büyük yeniden iyonlaşma dalgası, Büyük Patlama'dan yaklaşık 250 milyon yıl sonra meydana geldi ve bazı yıldızlar Büyük Patlama'dan 50 ila 100 milyon yıl sonra oluşmayabilir.
(4) Karanlık çağ. Bu nötr atomların varlığıyla, şimdi bildiğimiz görünür ışık tüm gökyüzünde görünmez olacak. neden? Çünkü nötr atomlar, özellikle kozmik toz biçimindeki nötr atomlar, görünür ışığı engellemede mükemmeldir.
Bu karanlık çağları sona erdirmek için galaksiler arasındaki ortamın yeniden iyonize edilmesi gerekiyor. Bu, zaman ve yerçekimi gerektiren çok sayıda yıldız oluşumu ve çok sayıda ultraviyole foton gerektirir. İlk büyük yeniden iyonlaşma bölgesi, Büyük Patlama'dan 200 ila 250 milyon yıl sonra meydana geldi, ancak ortalama olarak, yeniden iyonlaşma evrende 550 milyon yıla kadar tamamlanmadı. Bu noktada, yıldız oluşum hızı hala artıyor ve ilk büyük galaksi kümeleri yeni oluşmaya başladı.
Hubbleın Bison projesi, onları yeni bir bilimsel hedefle tekrar gözlemleyerek, bu galaksilere olan mesafeyi artıracak ve evrende galaksilerin nasıl oluştuğunu daha iyi anlamamızı sağlayacak.
(5) Yıldızların çağı. Karanlık çağ sona erdiğinde, evren yıldız ışığına şeffaf hale gelir. Yıldızlar, galaksi kümeleri, galaksiler, galaksi kümeleri ve sürekli genişleyen kozmik ağ keşfedilmeyi bekliyor. Enerji açısından, evrene karanlık madde ve normal madde hakimdir ve yerçekimi tarafından bağlanan yapı gittikçe büyümeye devam eder.
Yıldız oluşum hızı, Big Bang'den yaklaşık 3 milyar yıl sonra zirveye ulaşarak artmaya devam ediyor. Bu noktada, yeni galaksiler oluşmaya devam ediyor, mevcut galaksiler büyümeye ve birleşmeye devam ediyor ve galaksi kümeleri giderek daha fazla maddeyi onlara çekiyor. Ancak galaksideki serbest gaz miktarı azalmaya başladı çünkü büyük miktarda yıldız oluşumu büyük miktarda serbest gaz tüketti. Yıldız oluşum hızı yavaş ve istikrarlı bir şekilde azaldı.
Evren genişledikçe ve maddenin yoğunluğu azaldıkça, yeni bir enerji formu - karanlık enerji - ortaya çıkmaya ve hakim olmaya başlar. Büyük Patlama'dan 7,8 milyar yıl sonra, uzak galaksiler birbirlerinin düşüşünde yavaşlamayı bıraktı ve yeniden hızlanmaya başladı. Kısa bir süre sonra, Büyük Patlama'dan 9,2 milyar yıl sonra, karanlık enerji kozmik enerjinin baskın bileşeni haline geldi. Şu anda son döneme girdik.
Yeterince uzun bir süre sonra hızlanma, evrendeki her galaksiyi tamamen izole edecektir. Karanlık enerjinin varlığını ve doğasını anlamak için sadece geçmişe bakabiliriz.Bu, gelecek üzerinde daha büyük bir etkiye sahip olacak en azından bir sabit gerektirir.
(6) Karanlık enerji çağı. Karanlık enerji hakim olduğunda, garip bir şey olacak: Evrenin büyük ölçekli yapısı büyümeyi durduracak. Karanlık enerji devralınmadan önce yerçekimi ile bağlanan nesneler bağlanmaya devam edecek, ancak karanlık enerji çağı başlamadan önce bağlanmamış olan nesneler asla bağlanmayacaktır. Aksine, uçsuz bucaksız evrende yalnız bir varoluşa yol açacak şekilde, birbirlerinden sadece hızlanacaklardır.
Galaksiler ve galaksi grupları gibi ayrı ayrı bağlı yapılar, sonunda büyük bir eliptik galakside birleşecek. Mevcut yıldızlar ölecek, yeni yıldızların oluşumu yavaşlayacak ve sonra duracak ve yerçekimi etkileşimleri çoğu yıldızı galaksiler arasındaki uçuruma itecek. Kütleçekimsel radyasyonun zayıflaması nedeniyle, gezegenler dönerek ana yıldızlarına dönüşecek. Özellikle uzun ömürlü bir kara delik bile, Hawking radyasyonu nedeniyle er ya da geç bozulacaktır.
Güneş siyah bir cüce haline geldiğinde, herhangi bir madde püskürtülmezse veya dünyanın geri kalan maddesiyle çarpışmazsa, sonunda yerçekimsel radyasyon, güneşin geri kalan maddesi tarafından yutulmamıza neden olur.
Sonuçta, bu boş, genişleyen evrende madde kıttır ve birbirinden izole edilmiştir. Bu son durumlar önümüzdeki birkaç yıl içinde var olacak ve var olmaya devam edecek, çünkü karanlık enerji hala evrenimizdeki baskın faktör. Karanlık enerjinin hakim olduğu son dönem başladı. Evrenin altı benzersiz aşaması olabilir, ancak son aşamaya girdik. Çevremizdeki evrene iyice bir bakın, çünkü sonsuza kadar bu kadar zengin olmayacak.
