¿Cómo se formó el universo?
Se cree generalmente que el universo se creó en una gran explosión hace 14 mil millones de años. Después del big bang, las moléculas colisionaron y produjeron luz y calor. Tres mil millones de años después del Big Bang, aparecieron las primeras ondas de materia en el universo. Entre 2.000 y 3.000 millones de años después del Big Bang, se formaron gradualmente los quásares. Diez mil millones de años después del big bang nació el sol. La vida en la Tierra comenzó a evolucionar gradualmente hace 3.800 millones de años.
El material emitido por el Big Bang está flotando en el espacio. La enorme galaxia compuesta por muchas estrellas está hecha de este material. Nuestro sol es una de estas innumerables estrellas. Originalmente, la gente imaginaba que el universo dejaría de expandirse debido a la gravedad. Sin embargo, los científicos han descubierto que hay una "energía oscura" en el universo que genera una fuerza repulsiva que acelera la expansión del universo. Por el contrario, la "materia oscura" tiene un enorme atractivo.
El proceso de expansión después del big bang es una batalla entre la gravedad y la repulsión. La potencia generada por la explosión es una fuerza repulsiva, que mantiene alejados a los cuerpos celestes del universo, además existe una gravitación universal entre ellos; los cuerpos celestes, lo que evitará que los cuerpos celestes se mantengan alejados unos de otros, o incluso intenten acercarlos entre sí. El tamaño de la fuerza gravitacional está relacionado con la masa del cuerpo celeste. Por lo tanto, si el universo continuará expandiéndose después del Big Bang o si eventualmente dejará de expandirse y se encogerá y se hará más pequeño depende enteramente de la densidad de la materia en el. universo.
Teóricamente existe algún tipo de densidad crítica. Si la densidad promedio de materia en el universo es menor que la densidad crítica, el universo continuará expandiéndose, lo que se llama "universo abierto" si la densidad promedio de materia es mayor que la densidad crítica, el proceso de expansión se detendrá; tarde o temprano se producirá una contracción, lo que se denomina "universo abierto".
El problema parece muy sencillo, pero no lo es. La densidad crítica calculada teóricamente es 5×8^-30 g/cm3. Pero no es tan fácil determinar la densidad media de materia en el universo. Existe un vasto espacio intergaláctico entre galaxias. Si la masa de toda la materia luminosa observada hasta principios del siglo XXI se repartiera por todo el universo, entonces la densidad media sería de sólo 2×10^-31 g/cm3, lo que está muy por debajo de la densidad crítica mencionada anteriormente.
Sin embargo, diversas evidencias muestran que todavía existe en el universo la llamada materia oscura, y su cantidad puede superar con creces la de materia visible, lo que aporta grandes incertidumbres a la determinación de la densidad media. Por lo tanto, sigue siendo un tema controvertido si la densidad media del universo es realmente menor que la densidad crítica. Sin embargo, a partir de ahora, es más probable que abra el universo.
Cuando las estrellas evolucionan hasta un estado avanzado, arrojarán parte del material (gas) al espacio interestelar, y estos gases podrán utilizarse para formar la próxima generación de estrellas. Puede haber cada vez menos gas durante este proceso (no se ha establecido que este proceso reduzca este gas). Para que no se puedan producir más estrellas nuevas. En 10^14 años, todas las estrellas perderán su brillo y el universo se volverá más oscuro. Al mismo tiempo, las estrellas seguirán escapando de la galaxia debido a las interacciones, y la galaxia se encogerá debido a la pérdida de energía. Como resultado, se formará un agujero negro en la parte central que crecerá devorando las estrellas que pasan cerca. . (De acuerdo con la ley de conservación de masa y energía, el gas que forma las estrellas no disminuirá sino que se convertirá en otras formas. Por lo tanto, es posible que se sigan produciendo nuevas estrellas).
Después de 10^17 a 10^18 años, para una galaxia, solo quedan agujeros negros y algunas estrellas muertas dispersas. En este momento, los protones que forman las estrellas ya no son estables. Después de 10^32 años, el protón comienza a descomponerse en fotones y varios leptones. Después de 10^71 años, este proceso de desintegración se completa y sólo quedan en el universo fotones, leptones y algunos agujeros negros enormes.
Después de 10^108 años, las partículas energéticas escaparán del enorme agujero negro a través de la evaporación. El universo se convertirá en oscuridad. Esta puede ser la escena en la que llegue el "fin" del universo, pero todavía se está expandiendo lenta y continuamente. (Pero aún no se ha llegado a una conclusión sobre si los protones se desintegrarán, por lo que, según la ley de conservación de la masa y la energía, la masa y la energía en el universo seguirán convirtiéndose).
¿Cuál será el resultado de ¿El universo cerrado? En un universo cerrado, el tiempo de finalización del proceso de expansión depende de la densidad media del universo.
Si se supone que la densidad promedio es el doble de la densidad crítica, entonces, según un modelo teórico simple, después de 40 a 50 mil millones de años, cuando el radio del universo se expanda aproximadamente el doble que a principios del siglo XXI, comienza la gravedad. para prevalecer y la expansión se detuvo, y luego el universo comenzó a reducirse.
La situación en el futuro será casi como rebobinar una película cósmica después de haberla mostrado. Todos los cambios importantes que se produjeron en el universo después del Big Bang se revertirán. Después de decenas de miles de millones de años de contracción, la densidad media del universo ha vuelto aproximadamente a su estado de principios del siglo XXI. Sin embargo, el movimiento retrógrado original de las galaxias alejándose de la Tierra será reemplazado por un movimiento más cercano a la Tierra. Tierra. Dentro de unos miles de millones de años, la radiación cósmica de fondo aumentará hasta los 400 Kelvin y seguirá aumentando. Como resultado, el universo se volverá muy caliente y denso. Durante el proceso de colapso, las galaxias se fusionan entre sí y las estrellas chocan con frecuencia.
Estos finales son sólo inferencias hipotéticas.
En los últimos años, un grupo de astrónomos occidentales ha publicado nuevas conclusiones acerca de que "el universo no tiene principio ni fin". Creen que el universo no tiene ni día de "nacimiento" ni fin, sino que se mueve en grandes explosiones una y otra vez, en ciclos interminables. En cuanto a si la nueva teoría de que "el universo no tiene principio ni fin" es correcta, los científicos creen que se espera que la comunidad astronómica internacional lo verifique en unos años.