Как умрёт Вселенная. Далёкое будущее вселенной

28.09.2019

Сценарии дальнейшей эволюции

Вселенная и в наши дни продолжает свою эволюцию, так как эволюционируют её части. Время этой эволюции для каждого типа объектов разнится более, чем на порядок. И когда жизнь объектов одного типа заканчивается, то у других всё только начинается. Это позволяет разбить эволюцию Вселенной на эпохи . Однако конечный вид эволюционной цепи зависит от скорости и ускорения расширения: при равномерной или почти равномерной скорости расширения будут пройдены все этапы эволюции и будут исчерпаны все запасы энергии. Этот вариант развития называется тепловой смертью.

Если скорость будет всё нарастать, то, начиная с определённого момента, сила, расширяющая Вселенную, сначала превысит гравитационные силы , удерживающие галактики в скоплениях. За ними распадутся галактики и звёздные скопления . И, наконец, последними распадутся наиболее тесно связанные звёздные системы . Спустя некоторое время электромагнитные силы не смогут удерживать от распада планеты и более мелкие объекты. Мир вновь будет существовать в виде отдельных атомов . На следующем этапе распадутся и отдельные атомы. Что последует за этим, точно сказать невозможно: на этом этапе перестаёт работать современная физика.

Вышеописанный сценарий - это сценарий Большого разрыва .

Существует и противоположный сценарий - Большое сжатие . Если расширение Вселенной замедляется, то в будущем оно прекратится и начнётся сжатие. Эволюция и облик Вселенной будут определяться космологическими эпохами до того момента, пока её радиус не станет в пять раз меньше современного. Тогда все скопления во Вселенной образуют единое мегаскопление, однако галактики не потеряют свою индивидуальность: в них всё также будет происходить рождение звёзд, будут вспыхивать сверхновые и, возможно, будет развиваться биологическая жизнь. Всему этому придёт конец, когда Вселенная сожмётся ещё в 20 раз и станет в 100 раз меньше, чем сейчас; в тот момент Вселенная будет представлять собой одну огромную галактику. Температура реликтового фона достигнет 274 К, и на планетах земного типа начнёт таять лёд. Дальнейшее сжатие приведёт к тому, что излучение реликтового фона затмит даже излучения центральных светил в планетных системах, выжигая на планетах последние ростки жизни. А вскоре после этого испарятся или будут разорваны на куски сами звёзды и планеты. Состояние Вселенной будет похоже на то, что было в первые моменты её зарождения. Дальнейшие события будут напоминать те, что происходили в начале, но промотанные в обратном порядке: атомы распадаются на атомные ядра и электроны , начинает доминировать излучение, потом начинают распадаться атомные ядра на протоны и нейтроны, затем распадаются и сами протоны и нейтроны на отдельные кварки , происходит великое объединение. В этот момент, как и в момент Большого взрыва, перестают работать известные нам законы физики , и дальнейшую судьбу Вселенной предсказать невозможно .

Космологические эпохи

Введем понятие космологической декады (η) как десятичный показатель степени возраста Вселенной в годах :

τ = 10 η {\displaystyle \tau =10^{\eta }} лет

Эпоха звёзд (6<η<14)

Нынешняя эпоха, эпоха активного рождения звёзд, закончится ровно в тот момент, когда галактики исчерпают все запасы межзвёздного газа; в это же время закончат свой путь и маломассивные звёзды - красные карлики , - полностью исчерпав свои источники горения.

Гораздо раньше потухнет Солнце. Но сначала оно превратится в красного гиганта , поглотив Меркурий и, вероятно, Венеру. Земля же, если не разделит их судьбу, раскалится настолько, что может быть похожа на нынешнюю планету COROT-7b и представлять собой сгусток лавы на дневной стороне.

Эпоха распада (15<η<39)

Если в предыдущей стадии основные объекты Вселенной - звёзды, подобные нашему Солнцу , то в эпоху распада - белые и коричневые карлики , и совсем немного нейтронных звёзд и чёрных дыр . Обычных звёзд нет вообще, они все дошли до конечного этапа своей эволюции: белые карлики, нейтронные звёзды, чёрные дыры.

Если в прошлой стадии горение водорода было самым распространённым процессом, то в эту эпоху его место в коричневых карликах, да и идет оно гораздо медленнее. Ныне главенствуют процессы аннигиляции тёмной материи и распад протонов.

Галактики также сильно отличаются от нынешних: все звёзды уже неоднократно сталкивались друг с другом. Да и размер галактик значительно больше: все галактики, входящие в состав локального скопления, слились в одну.

Эпоха чёрных дыр (40<η<100)

На этом этапе фактически всё вещество представляет собой море элементарных частиц. И лишь в некоторых уголках Вселенной продолжают жить нейтронные звёзды. На первый план выходят чёрные дыры.

За предыдущие декады они аккрецировали на себя вещество. В эту эпоху они только излучают. Основных механизмов тут два: столкновение двух чёрных дыр и последующее слияние высвобождает значительную гравитационную энергию, образуются гравитационные волны. Вторым механизмом является излучение Грибова-Хокинга : благодаря своей квантовой природе, некоторым фотонам удаётся пробираться за горизонт событий. Вместе с фотоном чёрная дыра теряет и массу, а потеря массы ведет к ещё большему потоку фотонов. В какой-то момент гравитация больше не может удерживать кванты света под горизонтом событий, и чёрная дыра взрывается, выкидывая последние остатки фотонов .

Однако возможен и другой сценарий. Чёрные дыры могут образовывать свои скопления и сверхскопления, и точно также они будут сливаться. В итоге образуется гигантская чёрная дыра, которая будет жить фактически вечно. Возможно, под действием гравитации она разогреется до Планковской температуры и достигнет Планковской плотности и станет причиной очередного Большого взрыва , дав начало новой Вселенной.

Эпоха вечной тьмы (η>101)

Это время уже без каких-либо источников энергии. Сохранились только остаточные продукты всех процессов, происходящих в прошлых декадах: фотоны с огромной длиной волны, нейтрино, электроны, позитроны и кварки. Температура приближается к абсолютному нулю. Время от времени позитроны и электроны образуют неустойчивые атомы позитрония , долгосрочная судьба их - полная аннигиляция .

См. также

Примечания

Литература

Зельдович Я. Б., Новиков И. Д., Строение и эволюция Вселенной, М.,1975.
[] (2010). “Could Time End?” . Scientific American . 303 (3): 84-91. Bibcode :2010SciAm.303c..84M . DOI :10.1038/scientificamerican0910-84 . PMID . Проверьте параметр |author-last1= (

Больше всего во Вселенной нас удивляет то, как мало мы о ней знаем. И точно так же, как мы хотим знать, что происходит с нашей смертью, наука задается вопросом о том, что происходит в конце Вселенной. Научное сообщество произвело много теорий - и некоторые действительно впечатляют.

Большое сжатие

Наиболее убедительная теория о том, как началась Вселенная - это Большой Взрыв, когда вся материя сначала была в виде сингулярности, бесконечно плотной точки в бездне из ничего. Потому что-то привело к взрыву. Материя расширилась с невероятной скоростью и в конечном счете сформировала Вселенную, которую мы видим сегодня.

Большое Сжатие, как вы можете догадаться, это противоположность Большому Взрыву. Вся материя расширяется наружу к краям Вселенной под воздействием гравитации нашей вселенной. Согласно этой теории, гравитация в конечном счете замедлится и начнет сокращаться. Это сокращение вернет всю материю (планеты, звезды, галактики, черные дыры - все) обратно в центр, с которого все началось, и сожмет в сингулярность. Мы окажемся в тех же условиях, в которых была вселенная до Большого Взрыва - вся материя вселенной сожмется в бесконечно малую точку - инфинитезималь.

Однако вряд ли это произойдет, если верить тем знаниям, которые у нас сейчас есть, поскольку Вселенная расширяется все более быстрыми темпами.

Неизбежная тепловая смерть Вселенной

Думайте о тепловой смерти как о чем-то, совершенно противоположном Большому Сжатию. Гравитация не сможет преодолеть расширение, поэтому вселенная просто будет расширяться в геометрической прогрессии. Галактики будут отдаляться друг от друга как несчастные любовники, и ночь между ними будет все шире и шире.

Вселенная живет по тем же правилам, что и любая термодинамическая система, и все они в конечном счете закончат одинаково: когда тепло равномерно распределится. Грубо говоря, ветер разнесет тепло по всей Вселенной, и она станет холодной, темной и скучной. Все звезды, которые мы знаем, померкнут одна за одной, и однажды не хватит энергии зажечь новые. Вся вселенная погаснет. Материя будет, но в форме частиц, и их движение будет совершенно случайно. Вселенная будет в состоянии равновесия, и эти частицы будут отскакивать друг от друга, не обмениваясь энергией. Мы останемся «смятым окурком, плевком, в тени под скамьей, куда угол проникнуть лучу не даст. И слежимся в обнимку с грязью, считая дни, в перегной, в осадок, в культурный пласт».

Тепловая смерть из-за черных дыр

Согласно популярной теории, большая часть материи во вселенной кружится вокруг черных дыр. Достаточно взглянуть на галактики, в которых вмещается почти все, и сверхмассивные черные дыры в их центрах. Черные дыры съедают звезды и целые галактики, которые пересекают горизонт событий.

В конечной вселенной эти черные дыры в конечном итоге поглотят большую часть материи и мы останемся наедине с темной вселенной. Время от времени будет вспышка света, почти как молния, когда объект подойдет достаточно близко к черной дыре, чтобы испустить энергию, и снова все погрузится во тьму. В конечном итоге останутся только гравитационные колодцы в нигде. Массивные черные дыры поглотят меньшие и станут еще больше. Таким будет финальное состояние вселенной. Со временем черные дыры испаряются (теряют свою массу), излучая так называемое излучение Хокинга. Поэтому, когда умрет последняя черная дыра, мы останемся с равномерно распределенными субатомными частицами излучения Хокинга.

Конец времени

Если и есть что-то вечное, то это время. Вне зависимости, существует вселенная или нет, время идет своим чередом. В противном случае не было бы никакой возможности отличить один момент от следующего (хотя есть теория, что время - это всего лишь последовательность событий). Но что, если время просто застынет? Что, если не будет больше моментов? Просто одна и та же минута во времени, навсегда.

Предположим, что мы живем во Вселенной, когда никогда не закончится. С бесконечным количеством временем все, что может случиться, случится со 100-процентной вероятностью (согласно теории Пуанкаре). Этот же парадокс произойдет, если вы будете жить вечно. Вы живете бесконечное время, поэтому любое событие случится гарантированно (и произойдет бесконечное количество раз). Поэтому, если вы будете жить вечно, шанс того, что вы застынете во времени, 100-процентный. Поскольку это допущение спутало множество расчетов, которые пытались предсказать конец нашей вселенной, ученые предположили кое-что еще: само время должно однажды остановиться.

Допустим, вы будете живы, чтобы это испытать (миллиарды лет после конца Земли), но вы не сможете понять, что что-то пошло не так. Время просто остановится и все замерзнет, как снимок, как слепок, навсегда. Но и навсегда это не будет, потому что время просто не будет двигаться вперед. Это будет просто один момент времени. Вы никогда не умрете и не постареете. Это своего рода псевдобессмертие, но вы об этом никогда не узнаете.

Большой Отскок

Большой Отскок похож на Большое Сжатие, но куда более оптимистичен. Представьте себе тот же сценарий: гравитация замедляет расширение Вселенной и конденсирует все в одной точке. Согласно теории, этого сжатия может быть достаточно, чтобы начать еще один взрыв, и вселенная начнется снова. Ничто не уничтожится, но перераспределится.

Физикам не нравится это объяснение, поэтому некоторые ученые полагают, что вселенная просто не вернется обратно к сингулярности. Скорее она очень близко приблизится к этому состоянию и отскочит, подобно тому, как мяч отскакивает от пола. Большой Отскок в этом плане очень похож на Большой Взрыв и теоретически может породить новую вселенную. В этом колеблющемся цикле наша вселенная может стать первой вселенной в серии или четырехсотой. Никто не узнает об этом.

Большой Разрыв

Вне зависимости от того, как именно закончится все сущее, ученым нужно использовать слово «большой», чтобы описать этот конец. Согласно этой теории, невидимая сила под названием «темная энергия», ускоряет расширение наблюдаемой вселенной. В конце концов расширение настолько ускорится, как «Энтерпрайз» с варп-фактором девять, что вселенной не останется ничего, кроме как разорваться в ничто.

Самая страшная часть этой теории в том, что хотя большинство этих сценариев случаются после того, как сгорают звезды, Большой Разрыв должен произойти, по ранним оценкам, через 16 миллиардов лет. На этой стадии Вселенная, планеты и теоретически жизнь еще будут существовать. Этот катаклизм может сжечь ее живьем, оторвать от всего сущего и скормить космическим львам, которые живут между вселенными. Неизвестно, что будет. Но эта смерть явно более жестокая, чем медленная тепловая смерть.

Событие вакуумной метастабильности

Эта теория зависит от идеи того, что Вселенная существует в принципиально нестабильном состоянии. Если вы посмотрите на значения квантовых частиц, нетрудно догадаться, почему некоторые полагают, что наша Вселенная балансирует на грани устойчивости. Некоторые ученые предполагают, что спустя миллиарды лет Вселенная просто упадет с этой грани. Когда это случится, в какой-то момент времени во вселенной появится пузырь. Этот пузырь будет расширяться во всех направлениях со скоростью света и уничтожит все, к чему прикоснется. В конце концов этот пузырь уничтожит все во Вселенной.

Но не переживайте: вселенная все еще будет там. Законы физики будут другими, а возможно - и другая жизнь. Но во вселенной не будет ничего, чего мы не смогли бы понять.

Временной барьер

Если мы попробуем вычислить вероятности в мультивселенной (в которой есть бесконечное число вселенных), мы вернемся к проблеме, озвученной выше: все может случиться со 100-процентной вероятностью. Чтобы обойти эту проблему, ученые просто берут участок Вселенной и рассчитывают вероятности для него. Это работает, но границы, которые они очерчивают, неизбежно отрезают участок от остального мира.

Поскольку законы физики не имеют смысла в бесконечной вселенной, единственный вывод, который можно сделать, это то, что существует физическая граница, предел, за который выйти нельзя. И если верить физикам, в следующие 3,7 миллиарда лет мы пересечем этот временной барьер, и для нас вселенная закончится. Хотя куда более вероятно то, что мы просто не можем понять и описать этот принцип с нашей физической терминологией.

Этого не будет (поскольку мы живем в мультивселенной)

По сценарию мультивселенной с бесконечным количеством вселенных, эти вселенные могут возникать даже в процессе нашего существования. Они могли начать возникать даже с Большим Взрывом. Одна вселенная закончит Большим Сжатием, другая тепловой смертью, третья Большим Разрывом и так далее. Но это неважно: в мультивселенной наша вселенная - всего лишь одна из множества других. И даже если наш мир рассыпется радугой в пустоте между вселенными, большая «вселенная» останется. И поскольку в ней будет другая вселенная и существование, и жизнь, нам ничего не угрожает.

Количество новых вселенных всегда будет большем, чем старых, поэтому в теории число вселенных увеличивается.

Вечная вселенная

Долгое время считалось, что Вселенная была, есть и всегда будет. Это одна из первых концепций, которые создали люди о природе Вселенной, однако в последнее время эта теория получила новый толчок, уже серьезно подкрепленный с точки зрения физики.

Так вот, не с сингулярности Большого Взрыва начался отсчет времени, время могло существовать и раньше (за бесконечность до этого), а сингулярность и результирующий взрыв могли стать следствием столкновения двух бран (структур пространства-времени более высокого уровня бытия). В этой модели Вселенная циклична и будет продолжать расширяться и сжиматься всегда.

Мы, кстати, можем выяснить это в ближайшие 20 лет - у нас есть спутник Планк, исследовавший космос в поисках паттернов микроволнового фона, которые подскажут нам что-нибудь о происхождении Вселенной. Это долгий процесс, но он предоставит нам знания о том, с чего началась наша Вселенная, а возможно подскажет, чем она закончится.

Гипотеза о том, что рано или поздно Вселенная перестанет «разбегаться», и галактики вновь полетят навстречу друг другу, кажется, нашла свое подтверждение. В таком случае, у нас осталось не слишком много времени.

Существует точка зрения, в соответствии с которой, с самого момента Большого Взрыва Вселенная неуклонно расширяется, и процесс этот будет продолжаться вечно. В соответствии с вычислениями сторонников этой гипотезы, уже через 150 миллиардов лет Мленый путь уйдет настолько далеко от других звездных скоплений, что станет практически изолированным островом в океане вечной темноты. Конечно, землянам по этому поводу беспокоиться не стоит (все равно так долго человечество в его нынешнем виде не протянет), но смутное чувство обиды все-таки тревожило души ученых.

Тем не менее, результаты двух исследований, проведенных учеными из Стэнфордского университета, похоже, опровергают гипотезу вечно расширяющейся Вселенной. По мнению участников исследования, очень скоро центробежные процессы сменятся центростремительными, и через каких-то 10-20 миллиардов лет потомки наших потомков станут свидетелями Большого Сжатия, то есть Большого разрыва наоборот, когда весь мир начнет сжиматься в «горошину» размером меньше протона.

Косвенным основанием для этой гипотезы стали рассуждения Эйнштейна, предложившего существование в Космосе некой «невидимой энергии», противостоящей гравитационным силам космических тел и поддерживающей, таким образом, статичность Вселенной.

После того, как в 20-х годах прошлого века астроном Хаббл открыл так называемое «красное смещение» и доказал, что Вселенная расширяется, Эйнштейн исключил «космологическую константу» из своих уравнений. Однако история, возможно подтвердила его интуитивную догадку.

В 1998 году две независимые группы исследователей, занимавшиеся изучением сверхновых звезд, с удивлением обнаружили, что скорость «убегания» сверхновых гораздо выше расчетной. Мало того, что галактики действительно разбегаются, так и их ускорение постоянно растет.

Для того, чтобы объяснить этот феномен, астрономам пришлось вернуться к эйнштейновской «невидимой энергии», которую назвали «темной энергией».

Эксперименты, связанные с исследованием сверхновых, показали, что «темная энергия» - не такая уж и редкая штука: предположительно, наша Вселенная лишь на 30% состоит из обычной материи, а оставшаяся часть приходится на долю «темной энергии».

Распространенная точка зрения предполагала, что общая плотность «темной энергии» должна быть больше нуля. Вполне логичный взгляд на вещи, не правда ли? Тем не менее, бытовой здравый смысл не вполне применим к миру квантовой физики, и в последнее время ученые пришли к убеждению, что со временем «темная энергия» может изменить свой знак с положительного на отрицательный.

То есть, Если сейчас «положительная темная энергия» стимулирует расширение Вселенной, то «негативная темная энергия» начнет играть на одном поле с гравитационными силами, таким образом, спровоцирует стремительное возврашение галактик в точку, откуда и начался Большой Взрыв. Самое интересное состоит в том, что процесс сжатия должен начаться практически «вот-вот», поскольку человечество, если верить выкладкам Андрея Линде, (в прошлом выпускник МГУ, ныне – профессор физики в Стэнфорде) и его жены Ренаты Каллош, ставших авторами гипотезы, возникло не в начале, а как раз в середине жизненного цикла Вселенной.

Впрочем, расстраиваться не из-за чего: у нас в запасе еще как минимум десять миллиардов лет, чтобы тщательно обдумать планы на будущее и подобрать себе домик понадежнее. Тем более, если верить господину Линде, наша Вселенная – лишь один из многих пузырьков, и «наша часть Вселенной может погибнуть, но в целом Вселенная бессмертна – она просто изменяет свои свойства».

Однако Роберт Кодвелл, сотрудник Дартмурского колледжа в Нью-Хемпшире думает иначе.

Основываясь на последних научных данных и собственных выкладках, он выдвигает новую теорию. Согласно ей, нашу Вселенную ждет яркое будущее. Чрезвычайно яркое.

Теория Кодвелла называется Теория Большого Разрыва.

Главная мысль очень проста: «Темная энергия» со временем будет становиться все сильнее и, в конце концов, разорвет все, что есть в мире «обычной» материи цельного.

Кодвелл и его коллеги по Калифорнийскому технологическому институту в Пасадене даже высчитали, как будет происходить этот всеобщий «конец света».

Результаты их удивили: получалось, что в результате, приблизительно через 22 миллиарда лет с настоящего момента, «темная энергия» разорвет даже атомные ядра – а это, как известно, сопровождается мощнейшим выбросом энергии – «обычной» энергии. Давайте на секунду представим себе, что каждый атом во Вселенной разорвался…

Перед этим, конечно, произойдет много чего другого: например, нашей Галактике («Млечному Пути») предстоит почить в бозе за 60 миллионов лет до «конца всео». За три месяца до апокалипсиса потеряет целостность Солнечная Система. За полчаса до Большого разрыва взорвется Земля.

Распад атомных ядер произойдет за 10-19 секунд до Взрыва…

«Когда призрачная энергия станет достаточно сильна, гравитационная нестабильность перестанет действовать, и Вселенная станет однородной. В итоге отдельные частицы окажутся изолированными друг от друга…» - пишет Кодвелл.

«Если кто-то из гуманоидов выживет, - говорит другой сторонник идеи Большого Разрыва, британский астроном Мартин Риз, - они смогут видеть все, кроме последней миллисекунды. Именно в этот момент космическое отталкивание превысит эластичность наших тел и разорвет нас на части. Это выглядит маловероятно, но доказать, что это не так, просто невозможно».

В связи с будущей судьбой Вселенной астрономы возлагают большие надежды на зонд SNAP. Этот зонд произведет детальные замеры тысяч сверхновых с тем, чтобы выяснить, с какой именно скоростью они разлетаются прочь, и, если повезет, узнать, как себя ведет «темная энергия».

Как пишет New Scientist, большинство физиков едва ли поддерживают теорию Кодвелла. Слишком много новых теоретических вопросов она поднимает – многовато «головной боли».

Например, теория гравитации Эйнштейна не предрекает существование своего рода прорех в пространстве-времени. Обычно они возникают и исчезают настолько быстро, что обнаружить их оказывается невозможным.

Однако, в будущем сила «темной», или «призрачной», энергии окажется достаточно велика, чтоб поддерживать их в течение длительного времени, а это может означать возможность путешествий во времени и всех тех теорий, которые физики считают крайне неудобными.

В отличие от большинства фантастов.

Долгосрочный расчёт будущего Вселенной напрямую зависит от процесса расширения Вселенной: будет ли он бесконечно долго ускоряться, или скорость его расширения будет постоянной на протяжении значительного времени, или же в какой-то момент Вселенная начнет сжиматься. Считается, что это зависит от средней плотности Вселенной (т.к. называемой критической плотности). Если плотность равна критической (вариант плоской Вселенной), то расширение идет с одинаковой скоростью, если больше, то Вселенная в конце концов схлопнется (вариант замкнутой Вселенной), если меньше то будет расширяться с всё большем ускорением, что в итоге приведет к Большому Разрыву (вариант открытой Вселенной).
Данные по сверхновым Ia говорят, что в данный момент расширение Вселенной ускоряется, а значит будет ускоряться и впредь. Следом за Ф. Адамс и Г. Лайфлин для более удобного описания будущего введем понятие космологической декады (η) - десятичный показатель степени возраста Вселенной в годах:

Эпоха звёзд

Нынешняя эпоха, эпоха активного рождения звёзд закончится ровно в тот момент, когда галактики исчерпают все запасы межзвёздного газа, в это же время закончат свой путь и маломассивные звёзды - красные карлики - полностью исчерпав свои источники горения.
Гораздо раньше потухнет Солнце. Но сначала оно превратится в красный гигант, поглотив Меркурий и Венеру. Земля же, если не разделит их судьбу, раскалится настолько, что будет представлять собой сплошной сгусток лавы.

Эпоха распада

Если в предыдущей стадии основное население Вселенной это звёзды, подобные нашему Солнцу, то в эпоху распада - белые и коричневые карлики, и совсем чуток нейтронных звёзд и чёрных дыр. Обычных звёзд нет вообще, они все дошли до конечного этапа своей эволюции: белые карлики, нейтронные звёзды, чёрные дыры.
Если в прошлой стадии горение водорода было самым распространённым процессом, то в эту эпоху его место в коричневых карликах, да и идет гораздо-гораздо медленнее. Ныне главенствует процессы аннигиляции тёмной материи и распад протона.
Галактики также сильно отличаются от нынешних: все звёзды уже неоднократно сталкивались друг с другом. Да и размер галактик значительно больше: все галактики, входящие в состав локального скопления слились в одну.

Эпоха чёрных дыр

На этом этапе фактически всё вещество представляет собой море элементарных частиц. И лишь в некоторых уголках Вселенной продолжают жить нейтронные звёзды. На первую роль выходят чёрные дыры.
Две предыдущих и эпоха ранней Вселенной оставили после себя три разных типа чёрных дыр:
Дыры звёздной массы. Они образовались после вспышек звёзд с массой выше 10 Mʘ.
промежуточной массы.
сверхмассивные, предположительно в центре каждой галактики находится подобные дыры. Их масса порой равна миллиарду солнечных масс.
За предыдущие декады они акрецировали на себя вещество. В эту эпоху, они только излучают. Основных механизма тут два - столкновение двух чёрных дыр и последующее слияние высвобождают значительную гравитационную энергию, образуются гравитационные волны. Вторым механизмом является Излучение Хокинга: благодаря своей квантовой природе некоторым фотонам удаётся пробираться за горизонт событий. Вместе с фотоном чёрная дыра теряет и массу, а потеря массы ведет к ещё большему потоку фотонов. В какой-то момент гравитация больше не может удерживать фотоны света под горизонтом событий и чёрная дыра взрывается, выкидывая последние остатки фотонов.
Однако возможен и другой сценарий. Если Вселенная открытая или плоская, то подобно современным галактикам чёрные дыры могут образовывать свои скопления и сверхскопления, и точно также они будут сливаться. В итоге образуется гигантская чёрная дыра, которая будет жить фактически вечно.

Эпоха вечной тьмы

Это время уже без каких либо источников энергии. Сохранились только остаточные продукты всех процессов, происходящих в прошлых декадах: фотоны с огромной длиной волны, нейтрино, электроны и позитроны. Температура стремительно приближается к абсолютному нулю. Время от времени позитроны и электроны образуют неустойчивые атомы позийтрония, долгосрочная судьба их - полная аннигиляция.
Если в эту эпоху Вселенная продолжает расширяться, то её дальнейшая судьба непредсказуема. Известная нам физика в этот момент времени уже не работает. Это ещё больше усиливает сходство с первыми мгновениями Большого взрыва: море элементарных частиц, высокая однородность и полная неприменимость современных законов физики.
Однако, если Вселенная замкнута, то до этой стадии, как впрочем и до двух предыдущих может не дожить. Из наблюдений сверхновых типа Ia можно дать верхнее ограничение на среднюю плотность вещества в две критические величины, т.е. минимальное время до Большого сжатия 50 млрд. лет.
Вселенная будет напоминать современную вплоть до момента, когда её радиус не станет в пять раз меньше современного. В этот самый момент все скопления во Вселенной образуют единое мегаскопление, однако галактики не потеряют свою индивидуальность: в них всё также происходят рождения звёзд, всё также вспыхивают сверхновые и, возможно, развивается биологическая жизнь. Всему этому придет конец, когда Вселенная ужмётся ещё в 20 раз и станет в 100 раз меньше чем сейчас, в тот момент Вселенная будет представлять собой одну огромную галактику.
Температура реликтового фона достигнет 274К и на планетах земного типа начнет таять лед. Дальнейшее сжатие приведет к тому, что излучение реликтового фона затмит даже центральное светило планетарной системы, выжигая на планетах последние ростки жизни. А вскоре после этого испарятся и сами звёзды, либо будут разорваны на куски, подобную участь разделят и планеты. В тот момент Вселенная будет похожу на ту молодую, что была в первые годы своего рождения. Дальнейшие события будут напоминать те, что происходили в начале, но промотанные в обратном порядке: атомы распадаются на атомные ядра и электроны, начинает доминировать излучение, потом начинают распадаться атомные ядра на протоны и нейтроны, затем распадаются и сами протоны и нейтроны на отдельные кварки, происходит великое объединение. В этот момент, как и в момент Большого взрыва перестают работать известные нам законы физики и дальнейшую судьбу Вселенной предсказать невозможно.

Проблемы современных моделей

Вопрос о форме Вселенной является важным открытым вопросом космологии. Говоря математическим языком, перед нами стоит проблема поиска трёхмерной топологии пространственного сечения Вселенной, то есть такой фигуры, которая наилучшим образом представляет пространственный аспект Вселенной. Общая теория относительности как локальная теория не может дать полного ответа на этот вопрос, хотя некоторые ограничения вводит и она.

Во-первых, неизвестно, является ли Вселенная глобально пространственно плоской, то есть применимы ли законы Евклидовой геометрии на самых больших масштабах. В настоящее время большинство космологов полагают, что наблюдаемая Вселенная очень близка к пространственно плоской с локальными складками, где массивные объекты искажают пространство-время. Это мнение было подтверждено последними данными WMAP, рассматривающими «акустические осцилляции» в температурных отклонениях реликтового излучения.

Во-вторых, неизвестно, является ли Вселенная односвязной или многосвязной. Согласно стандартной модели расширения, Вселенная не имеет пространственных границ, но может быть пространственно конечна. Это может быть понято на примере двумерной аналогии: поверхность сферы не имеет границ, но имеет ограниченную площадь, причём кривизна сферы постоянна. Если Вселенная действительно пространственно ограничена, то в некоторых её моделях, двигаясь по прямой линии в любом направлении, можно попасть в отправную точку путешествия (в некоторых случаях это невозможно из-за эволюции пространства-времени.

Призрачно всё в этом мире бушующем

Есть только миг за него и держись

Есть только миг между прошлым и будущим

Именно он называется жизнь...

А. Зацепину и Л. Дербеневу как нельзя лучше удалось передать всю суть нашего бытия в этих четырех строках популярной в свое время песни, которая впервые прозвучала в кинофильме «Земля Санникова» (песню исполнил Олег Анофриев), который вышел на экраны в 1973 году.

Если же абстрагироваться от патетики, то можно сказать, что весь наш существующий ныне мир называется Вселенная, которая включает в себя время, космос и всё его содержимое: галактики, звёзды, планеты, их луны, все прочие тела, всю материю, всю энергию.

Несмотря на такую глобальность, Вселенная имеет свою дату рождения, и дату своей смерти. Конечно же, между этими двумя событиями пройдет колоссально большой временной промежуток, который человеку трудно себе представить, но, законы природы неумолимы, - когда-то придет время, когда нынешняя Вселенная прекратит свое существование.

Когда погибнет Вселенная ученые сказать точно не могут. О дате ее рождения также идут споры. Согласно официально принятой научной гипотезе Вселенная образовалась 13,799 ± 0,021 миллиарда лет назад в результате так называемого Большого взрыва, когда из одной точки нулевого размера с бесконечной плотностью и температурой образовался наш мир. Представить этот процесс рядовому обывателю вряд ли возможно, но «умные головы» утверждают, что это было именно так - была пустота, затем случился большой «бах» из которого стали образовываться планеты, звезды и другие составляющие нынешней Вселенной.

Процесс звездообразования продолжается и в наши дни. Первые звезды были образованы спустя 550 млн. лет после Большого взрыва. Постепенно звезд и планет становилось все больше и больше, они начали собираться в галактики и созвездия.

Наша Солнечная система начала свое формирование примерно 4,6 млрд. лет назад. Сначала было сформировано газопылевое облако, после этого какая-то часть облака сжалась в шар, из которого позже сформировалось Солнце. Параллельно по аналогичному сценарию формировались планеты Солнечной системы, включая Землю.

По меркам человеческой жизни наша планета просуществует еще очень долго. Ученые уверены, что человеческая цивилизация исчезнет гораздо раньше гибели Земли. В лучшем случае наши потомки переселятся на другие планеты, в худшем - мы исчезнем навсегда. Причин тому великое множество, начиная от глобального природного катаклизма, например, падение крупного астероида, и заканчивая социальными потрясениями, например, мировым военным конфликтом с применением оружия массового поражения.

Если же абстрагироваться от «грешных людишек», то можно сказать, что Солнце в данный момент находится примерно на середине своего жизненного пути. Светить ему еще 7-8 млрд. лет, после чего запасы водорода в его недрах подойдут к концу, и термоядерная реакция превращения водорода в гелий начнет затухать. В результате этих естественных природных процессов солнечное ядро начнет сжиматься, а внешняя оболочка, наоборот, расширяться. Солнце увеличится настолько, что поглотит Меркурий, и, может быть, Венеру. В этот период Земля превратится в безжизненный скальный кусок породы, вся вода выкипит и испарится в космос, а мощный солнечный ветер сорвет магнитную оболочку планеты.

Однако, до этого момента наша Солнечная система может и не дожить. С большой долей вероятности, уже через 2,4 млрд. лет наша галактика Млечный Путь столкнется с соседней галактикой Андромеды (в данный момент галактики движутся навстречу друг другу).

А что же будет с нашей Вселенной в целом?

На этот счет у ученых существует несколько различных гипотез с различными сценариями. Озвучивать их все не будем, остановимся вкратце на самом популярном из них, носящим название «Тепловая смерть».

Суть «Тепловой смерти» заключается в том, что через 100 триллионов лет во Вселенной полностью закончатся процессы формирования звезд. Когда погаснет последняя звезда, космос изредка будут озарять вспышки слияний двух белых карликов. Через 1015 лет планеты либо упадут на остатки своих бывших звёзд, либо уйдут к другим телам. Похожим образом через 1019—1020 лет объекты покинут галактики. Небольшая часть объектов упадёт в сверхмассивную чёрную дыру.

Дальнейший сценарий гибели Вселенной будет зависеть от того, стабилен протон или нет.

Однако, как признаются сами ученые, дальнейший ход событий во Вселенной может быть совершенно другим, поскольку все существующие на данный момент научные гипотезы зиждутся на определенном научном знании о темной материи. Некоторые ученые не исключают возможности существования других форм темной материи в первые моменты после Большого взрыва. Если это действительно так, то Вселенная может эволюционировать совершенно по другому сценарию.

Однако, как бы там ни было в действительности, по меркам человека жизнь и гибель Вселенной очень глобальное явление, рассматривать которое с масштаба продолжительности жизни одного человека, не имеет абсолютно никакого смысла.