Desde el Big Bang hasta el futuro cósmico definitivo, aquí están todas las historias sobre el universo
La humanidad ha aprendido más sobre el universo en los últimos cien años que en los miles de años anteriores. Los científicos nos dicen que el universo tiene 13.800 millones de años, entonces, ¿qué acontecimientos importantes han ocurrido en los últimos 13.800 millones de años? ¿Cómo cambiará el futuro del universo? ¿El universo también morirá algún día?
¡Viajemos a través del tiempo y el espacio, hasta el momento del Big Bang, y luego hasta un futuro extremadamente lejano para presenciar la evolución del universo!
El momento del Big Bang
Hace unos 13.800 millones de años, una singularidad con un volumen infinitamente pequeño, una densidad infinita, una temperatura infinitamente alta y una curvatura espacio-temporal infinita se expandió repentinamente (explotó). ) ), nacieron el tiempo y el espacio. Los científicos creen que el espacio-tiempo nació en una especie de hiperespacio, que algunos científicos llaman "vacío cuántico", que está lleno de perturbaciones de energía cuántica, y el principio de incertidumbre de Heisenberg determina las perturbaciones de energía cuántica.
Un tiempo de Planck (10-43 segundos) después del Big Bang, cuando la temperatura del universo alcanzaba los 10 32 grados. Aunque el espacio y el tiempo nacieron inmediatamente después del Big Bang, lo que tiene significado para los humanos es después del tiempo de Planck, porque el tiempo de Planck es la unidad de tiempo significativa más pequeña. Hace una época de Planck, sólo había una fuerza en el universo (la fuerza superfuerte), una misteriosa fuerza de 10,91 kilogramos por centímetro cúbico.
Después de una época de Planck, el universo se enfrió y la gravedad comenzó a separarse, pero las otras tres fuerzas (fuerte, débil y electromagnética) permanecieron unificadas.
10-35 segundos después del big bang, la temperatura todavía era de 10 27 grados. Las partículas más básicas como quarks, leptones, bosones, etc. se habían formado. El universo seguía enfriándose, y al mismo tiempo. Al mismo tiempo, estaban separados por una fuerza fuerte, pero la fuerza débil y la fuerza electromagnética siguen siendo una. La expansión del universo comenzó, pero duró poco tiempo (solo 10 -33 segundos), pero en tan poco tiempo, el universo se expandió 10 30 veces. La expansión fue el espacio-tiempo mismo, que no violó. el límite de velocidad de la luz de la teoría de la relatividad.
10-12 segundos después del Big Bang, la temperatura alcanzó los 10 15 grados centígrados. Durante este período, se formaron y estabilizaron partículas elementales, se formaron protones, neutrones y antipartículas, electrones, quarks, bosones, neutrinos. y los gluones se estabilizan. Al mismo tiempo, la fuerza electromagnética y la fuerza débil se separaron para formar las cuatro fuerzas básicas del universo.
10-5 segundos después del Big Bang, los protones y neutrones también se estabilizaron. Un fenómeno aparentemente extraño es que la cantidad de materia en el universo es ligeramente mayor que la cantidad de antimateria. Por ejemplo, por cada 10 mil millones de antiprotones en el universo, nacen 10 mil millones + 6 protones, es decir ". Asimetría entre materia y antimateria", ¿por qué es así? No hay una respuesta única. Algunos científicos creen que en el momento del Big Bang, el ambiente cósmico era demasiado extremo y podrían haber interacciones que violaran la conservación del número bariónico.
Tras la colisión y aniquilación de la materia y la antimateria, aunque solo quedan 6 materia más por cada 10 mil millones de antimateria, estas 6 materia extra son suficientes para formar el universo que vemos hoy.
Un segundo después del Big Bang, la temperatura todavía alcanzaba los 10 mil millones de grados. Había una gran cantidad de protones y neutrones en el universo. Deberían haberse fusionado para formar núcleos atómicos, pero porque. la temperatura era demasiado alta, la energía de radiación del universo es tan fuerte que a los protones y neutrones les resulta difícil formar núcleos atómicos.
Diez segundos después del Big Bang, comenzaron a formarse núcleos de hidrógeno y helio a una temperatura elevada de unos 3 mil millones de grados. Sin embargo, debido a que la temperatura del universo todavía es demasiado alta, es imposible juntar electrones para formar átomos neutros.
300.000 años después del Big Bang, la temperatura era de unos 3.000 grados y comenzaron a formarse átomos neutros. El universo era principalmente materia gaseosa, y posteriormente se formaron sistemas estelares.
Los fotones se desplazan libremente en el universo, perdiendo energía durante el proceso de desplazamiento. Al mismo tiempo, a medida que el universo se acelera y se expande, la longitud de onda se estira continuamente, formando microondas alrededor de la boca. Esto es lo que normalmente llamamos "radiación cósmica de fondo de microondas". , que ocurre unos 380.000 años después del Big Bang, ¡el universo se volvió transparente después de eso!
En los largos años que siguieron, fue el período en el que se formaron sistemas estelares y galaxias.
A medida que el universo continúa expandiéndose, la densidad y la temperatura se desequilibran y la materia se vuelve desigual. ¿Cuál es el resultado? Desequilibrio gravitacional. Cuando la densidad es demasiado alta, la fuerza gravitacional será relativamente fuerte y la materia será atraída por una fuerza gravitacional mayor. Pero debido a que la temperatura en ese momento todavía era relativamente alta y había una fuerte presión de radiación para contrarrestar la gravedad, la gravedad no tuvo una oportunidad adecuada para ejercer su poderoso dominio.
Unos 100 millones de años después del Big Bang, después de un largo período de enfriamiento, la presión de radiación en el universo se ha vuelto bastante baja y ya no es un oponente de la gravedad. Bajo la fuerte acción de la gravedad, un área relativamente densa comienza a atraer cada vez más materia. El resultado es como una bola de nieve. En cierto punto crítico, el material comienza a colapsar bruscamente hacia adentro bajo la acción de la gravedad y la temperatura. El centro comienza a ascender rápidamente. ¡Nació una estrella maravillosa!
El nacimiento de la primera generación de estrellas es de gran importancia, porque el universo finalmente ya no está oscuro y la luz está a punto de llegar.
Sin embargo, la vida útil de la primera generación de estrellas es muy corta, normalmente menos de unos pocos millones de años. Con el tiempo, estas estrellas formarán enanas blancas, estrellas de neutrones o agujeros negros y morirán en el proceso. Se producirá una gran explosión: explosión de supernova, que es crucial para la evolución posterior del universo.
En el momento de la explosión de la supernova, la fuerza de la explosión hace erupción el material exterior al vasto espacio interestelar, ¡convirtiéndose en la materia prima para la próxima generación de estrellas y planetas!
Las galaxias comenzaron a formarse unos 600 millones de años después del Big Bang.
Unos 1.800 millones de años después del Big Bang, las galaxias comenzaron a fusionarse y formar galaxias o cúmulos de galaxias más grandes, como las galaxias elípticas, galaxias espirales, galaxias enanas y galaxias irregulares que vemos hoy.
Las fusiones de galaxias continúan sin cesar y continúan hasta el día de hoy. Por ejemplo, nuestra Vía Láctea y su vecina la galaxia de Andrómeda se han estado acercando, y los científicos predicen que en unos 3.500 millones de años, las dos galaxias se fusionarán en una galaxia más grande.
Unos 9 mil millones de años después del Big Bang, algo grande sucedió en el universo: nacieron el sol y nuestro sistema solar. Aunque el sol es sólo una estrella ordinaria en el universo, ¡tiene una gran importancia para la humanidad! Después de que nació el sol, también comenzó a dar forma al sistema solar con su poderoso dominio.
Unos 10 mil millones de años después del Big Bang, es decir, alrededor de 1 mil millones de años después del nacimiento de la Tierra, se formó la vida más primitiva de la Tierra. Este es otro hito en la larga historia de la Tierra. evolución.
En los largos años que siguieron, la vida en la Tierra experimentó cinco grandes extinciones de especies, pero aún así sobrevivieron tenazmente y continuaron evolucionando desde el nivel bajo al alto, formando así lo que tenemos hoy. colorido mundo de la vida.
Estas son las historias del universo desde el Big Bang hasta hoy. Entonces, ¿hacia dónde irá el universo en el futuro lejano?
En mil millones de años, nuestro sol se hará más grande y más caliente, por lo que es probable que la Tierra ya no sea hospitalaria para la vida y todos los océanos de la Tierra se evaporarán. De hecho, el sol se ha hecho más grande y más caliente desde su nacimiento, aunque a un ritmo relativamente lento. A medida que disminuye el combustible nuclear del sol, el sol comienza a crecer y calentarse a un ritmo acelerado.
3.500 millones de años después, nuestra Vía Láctea y nuestra vecina la galaxia de Andrómeda se fusionaron para formar una galaxia elíptica más grande.
Después de 5 mil millones de años, el Sol se quedó sin combustible y colapsó bruscamente hacia adentro, convirtiéndose finalmente en una enana blanca.
100 mil millones de años después, el universo se está expandiendo cada vez más rápido bajo la influencia de una poderosa energía oscura, la distancia entre las galaxias es cada vez mayor y el universo se está volviendo cada vez más vacío.
Después de eso, siguen naciendo nuevas estrellas, pero más estrellas están muriendo. Pero el resultado es obvio, porque después de todo el combustible de hidrógeno es limitado, lo que significa que todas las estrellas eventualmente morirán.
Las enanas rojas son las estrellas más longevas (porque tienen masas más pequeñas y arden más lentamente). Con la muerte de la última enana roja, se anuncia que la era brillante del universo ha terminado y ¡se acerca la era oscura!
Dentro de 10 a 15 años, en el universo sólo quedarán enanas negras, estrellas de neutrones y agujeros negros.
En unos 10^1000 años (no puedo imaginar cuánto tiempo será), los agujeros negros más tenaces terminarán debido a la radiación de Hawking. En ese momento, ya no podemos comprender el universo. La causa y el efecto ya no existen, o el tiempo ya no existe. No hay pasado ni futuro. Todo es sólo el presente. ¡Es un universo bastante extraño! ¡Se puede decir que un universo así ha llegado a la "muerte"!