5 วัฏจักรชีวิตของจักรวาล: เราอยู่ในขั้นตอนไหน?

2024 ผู้เขียน: Seth Attwood | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-16 16:17

ทุกสิ่งมีชีวิตบนโลกของเราเกิด เติบโต แก่ขึ้น และตายในที่สุด กฎหมายทั้งหมดเหล่านี้มีผลบังคับใช้นอกโลกเช่นกัน - ดาว ระบบสุริยะ และกาแล็กซีก็พินาศเช่นกัน

ความแตกต่างมีอยู่ในเวลาเท่านั้น - สำหรับคุณและฉันดูเหมือนว่านิรันดร์ตามมาตรฐานของจักรวาลนั้นไร้สาระอย่างสมบูรณ์ แต่สิ่งที่เกี่ยวกับจักรวาลเอง? อย่างที่คุณทราบ เธอเกิดหลังบิ๊กแบง 13 เมื่อ 8 พันล้านปีก่อน แต่ตอนนี้มันเกิดอะไรขึ้นกับเธอ? วัฏจักรชีวิตของจักรวาลคืออะไรและเหตุใดนักวิจัยจึงแยกแยะการพัฒนาห้าขั้นตอน

ห้าศตวรรษของจักรวาล

นักดาราศาสตร์เชื่อว่าวิวัฒนาการห้าขั้นตอนเป็นวิธีที่สะดวกในการแสดงชีวิตที่ยืนยาวอย่างเหลือเชื่อของจักรวาล เห็นด้วย ในช่วงเวลาที่เรารู้เพียง 5% ของจักรวาลที่มองเห็นได้ (ส่วนที่เหลืออีก 95% ถูกครอบครองโดยสสารมืดลึกลับซึ่งยังไม่ได้รับการพิสูจน์) เป็นการยากที่จะตัดสินวิวัฒนาการของมัน อย่างไรก็ตาม นักวิจัยพยายามทำความเข้าใจอดีตและปัจจุบันของจักรวาลด้วยการผสมผสานความสำเร็จของวิทยาศาสตร์และความคิดของมนุษย์ในช่วงสองศตวรรษที่ผ่านมา

หากคุณโชคดีพอที่จะพบว่าตัวเองอยู่ใต้ท้องฟ้าแจ่มใสในที่มืดในคืนเดือนดับ เมื่อมองขึ้นไป ทิวทัศน์ในอวกาศอันงดงามก็รอคุณอยู่ ด้วยกล้องส่องทางไกลธรรมดา คุณสามารถมองเห็นเส้นขอบฟ้าที่น่าเหลือเชื่อของดวงดาวและจุดแสงที่ทับซ้อนกัน แสงจากดาวเหล่านี้ไปถึงโลกของเราโดยเอาชนะระยะห่างของจักรวาลอันกว้างใหญ่และเข้าสู่ดวงตาของเราผ่านกาลอวกาศ นี่คือจักรวาลของยุคจักรวาลวิทยาที่เราอาศัยอยู่ เรียกว่ายุคดาวฤกษ์ แต่มีอีกสี่ยุค

มีหลายวิธีในการมองและอภิปรายถึงอดีต ปัจจุบัน และอนาคตของจักรวาล แต่วิธีหนึ่งได้รับความสนใจจากนักดาราศาสตร์มากกว่าวิธีอื่นๆ หนังสือเล่มแรกเกี่ยวกับห้าศตวรรษของจักรวาลได้รับการตีพิมพ์ในปี 2542 ในชื่อ "Five Ages of the Universe: Inside the Physics of Eternity" (ปรับปรุงล่าสุดในปี 2556) ผู้เขียนหนังสือ Fred Adams และ Gregory Laughlin ได้ตั้งชื่อหนังสือแต่ละเล่มในห้าศตวรรษ:

• ยุคดึกดำบรรพ์
• ยุคแห่งดวงดาว
• ยุคเสื่อม
• ยุคแห่งหลุมดำ
• ยุคมืด

ควรสังเกตว่าไม่ใช่นักวิทยาศาสตร์ทุกคนที่สนับสนุนทฤษฎีนี้ อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์หลายคนพบว่าการแบ่งห้าขั้นตอนเป็นวิธีที่มีประโยชน์ในการพูดคุยเกี่ยวกับเวลาเป็นจำนวนมากผิดปกติ

ยุคดึกดำบรรพ์

ยุคดึกดำบรรพ์ของจักรวาลเริ่มต้นขึ้นครั้งที่สองหลังจากบิกแบง ในช่วงแรก ช่วงเวลาเล็ก ๆ กาลอวกาศและกฎแห่งฟิสิกส์ อย่างที่นักวิจัยเชื่อ ยังไม่มีอยู่จริง ช่วงเวลาที่แปลกประหลาดและเข้าใจยากนี้เรียกว่ายุคพลังค์ซึ่งเชื่อกันว่ากินเวลา 1044 วินาที สิ่งสำคัญคือต้องคำนึงด้วยว่าข้อสันนิษฐานมากมายเกี่ยวกับยุคพลังค์มีพื้นฐานมาจากลูกผสมของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและทฤษฎีควอนตัม ซึ่งเรียกว่าทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัม

ในวินาทีแรกหลังบิ๊กแบง อัตราเงินเฟ้อเริ่มต้นขึ้น ซึ่งเป็นการขยายตัวอย่างรวดเร็วอย่างเหลือเชื่อของจักรวาล หลังจากนั้นไม่กี่นาที พลาสมาก็เริ่มเย็นลง และอนุภาคของอะตอมก็เริ่มก่อตัวและเกาะติดกัน 20 นาทีหลังจากบิ๊กแบง ในจักรวาลเทอร์โมนิวเคลียร์ที่ร้อนจัด อะตอมก็เริ่มก่อตัวขึ้น การทำความเย็นดำเนินไปอย่างรวดเร็วจนกระทั่งไฮโดรเจน 75% และฮีเลียม 25% เหลืออยู่ในจักรวาล ซึ่งคล้ายกับสิ่งที่เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์ในปัจจุบัน ประมาณ 380,000 ปีหลังจากบิ๊กแบง เอกภพเย็นตัวลงพอที่จะก่อตัวเป็นอะตอมที่เสถียรแรกและสร้างรังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล ซึ่งนักดาราศาสตร์เรียกว่ารังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล

ยุคแห่งดวงดาว

คุณและฉันอาศัยอยู่ในยุคดาว - ในเวลานี้ สสารส่วนใหญ่ที่มีอยู่ในจักรวาลนั้นอยู่ในรูปของดวงดาวและกาแล็กซี ดาวฤกษ์ดวงแรกในจักรวาล - เราเพิ่งบอกคุณเกี่ยวกับการค้นพบดาวฤกษ์นี้ - มีขนาดใหญ่และสิ้นสุดชีวิตของพวกเขาในรูปของซุปเปอร์โนวา ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของดาวฤกษ์ขนาดเล็กอื่นๆ อีกจำนวนมาก ขับเคลื่อนด้วยแรงโน้มถ่วง พวกมันเข้าหากันเพื่อสร้างกาแลคซี่

สัจธรรมประการหนึ่งของยุคดาวคือว่ายิ่งดาวฤกษ์มีขนาดใหญ่เท่าใด มันก็จะเผาผลาญพลังงานและดับไปเร็วขึ้นเท่านั้น โดยปกติจะใช้เวลาเพียงสองสามล้านปี ดาวฤกษ์ขนาดเล็กที่ใช้พลังงานช้ากว่าจะคงกระฉับกระเฉงได้นานขึ้น นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่า ตัวอย่างเช่น ดาราจักรทางช้างเผือกของเราจะชนและรวมตัวกับดาราจักรแอนโดรเมดาที่อยู่ใกล้เคียงในเวลาประมาณ 4 พันล้านปีเพื่อก่อตัวเป็นดาราจักรใหม่ อย่างไรก็ตาม ระบบสุริยะของเราสามารถอยู่รอดได้จากการควบรวมกิจการนี้ แต่เป็นไปได้ว่าดวงอาทิตย์จะตายเร็วกว่ามาก

ยุคแห่งความเสื่อม

ตามมาด้วยยุคแห่งความเสื่อม (degeneration) ซึ่งจะเริ่มหลังจากบิกแบงประมาณ 1 quintillion ปี และจะคงอยู่นานถึง 1 duodecillion หลังจากนั้น ในช่วงเวลานี้ เศษดาวทั้งหมดที่มองเห็นได้ในปัจจุบันจะครอบงำจักรวาล อันที่จริง พื้นที่เต็มไปด้วยแหล่งกำเนิดแสงสลัว: ดาวแคระขาว ดาวแคระน้ำตาล และดาวนิวตรอน ดาวเหล่านี้เย็นกว่ามากและปล่อยแสงน้อยลง ดังนั้นในยุคแห่งความเสื่อม เอกภพจะขาดแสงในสเปกตรัมที่มองเห็นได้

ในช่วงยุคนี้ ดาวแคระน้ำตาลขนาดเล็กจะยึดไฮโดรเจนที่มีอยู่เกือบทั้งหมด และหลุมดำจะเติบโต เติบโต และเติบโต กินซากของดาวฤกษ์ เมื่อมีไฮโดรเจนไม่เพียงพอรอบ ๆ จักรวาลจะมืดลงและเย็นลงเมื่อเวลาผ่านไป จากนั้นโปรตอนที่มีอยู่ตั้งแต่ต้นจักรวาลจะเริ่มตายและละลายสสาร เป็นผลให้อนุภาคย่อยของอะตอม รังสีฮอว์คิง และหลุมดำส่วนใหญ่ยังคงอยู่ในจักรวาล

รังสีฮอว์คิงเป็นกระบวนการสมมุติฐานของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกโดยหลุมดำของอนุภาคมูลฐานต่างๆ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นโฟตอน ตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีชาวอังกฤษ สตีเฟน ฮอว์คิง

ยุคหลุมดำ

ในช่วงเวลาสำคัญ หลุมดำจะครอบงำจักรวาล โดยดึงเอามวลและพลังงานที่เหลือเข้าไป อย่างไรก็ตามในที่สุดพวกเขาจะระเหยแม้ว่าจะช้ามาก

ผู้เขียนหนังสือเชื่อว่าเมื่อหลุมดำระเหยไปในที่สุด จะมีแสงวาบเล็กๆ ซึ่งเป็นพลังงานเดียวที่เหลืออยู่ในจักรวาล ณ จุดนี้ เอกภพเกือบจะกลายเป็นประวัติศาสตร์ไปแล้ว มีเพียงอนุภาคและโฟตอนย่อยที่มีพลังงานต่ำ พลังงานต่ำมาก

ยุคมืด

ในที่สุด อิเล็กตรอนและโพซิตรอนที่ลอยอยู่ในอวกาศจะชนกัน บางครั้งก็ก่อตัวเป็นอะตอมของโปรอิทรอน โครงสร้างเหล่านี้ไม่เสถียร อย่างไรก็ตาม อนุภาคที่เป็นส่วนประกอบจะถูกทำลายในที่สุด การทำลายอนุภาคพลังงานต่ำอื่นๆ จะดำเนินต่อไป แม้ว่าจะช้ามากก็ตาม แต่คืนนี้มองดูท้องฟ้ายามค่ำคืนที่เต็มไปด้วยดวงดาวและไม่ต้องกังวลกับสิ่งใด พวกมันจะไม่ไปไหนเป็นเวลานานมาก และความเข้าใจของเราเกี่ยวกับจักรวาลและเวลาอาจเปลี่ยนแปลงได้ในอนาคต