Недавно от одного из подписчиков нашего телеграм канала мы получили следующий вопрос
Что такое тепловая смерть вселенной? И действительно ли вселенная остывает?
При зарождении звёзды живут за счёт постоянной переработки лёгких атомов в более тяжёлые в ходе термоядерных реакций. К примеру в нашем Солнце постоянно идут термоядерные реакции в ходе которых из водорода синтезируется гелий с выделением энергии.
Когда запасы водорода в звезде уменьшаются ниже критического уровня звезда погибает. Из остатков звёздного вещества нескольких звёзд и межзвёздного газа могут формироваться новые звёзды и жизненный цикл звезды повторяется, но с каждым новым циклом в звёздах оказывается всё меньше водорода. Так, будет продолжаться пока, почти все атомы водорода во вселенной не будут переработаны в атомы железа (Fe). После этого процесс звездообразования прекратится, а вселенная погрузится во тьму и в ней останутся планеты, чёрные дыры и остывшие ядра звёзд.
Если вселенная продолжит расширяться с текущей скоростью, то это произойдёт через примерно от 1 до 100 триллионов лет. Однако, согласно данным наблюдений вселенная расширяется с ускорением. Если принять во внимание ускоренное расширение вселенной, то уже через 30 миллиардов лет, водород не сможет собраться в новые звёзды, и вселенная будет заполнена ещё и разреженным водородом. Наступит так называемая эпоха чёрных дыр, они будут поглощать оставшееся вещество, но со временем и оно закончится.
Согласно современным научным представлениям чёрные дыры медленно испаряются из-за «излучения Хокинга». На то, чтобы все чёрные дыры испарились потребуется примерно 17 септдециллиардов (10¹⁰⁵) лет.
Чем массивнее чёрная дыра — тем медленнее она испаряется, т.е. по мере испарения процесс её испарения будет ускоряться и при достижении критически низкой массы черная дыра испарится полностью выделив огромное количество энергии за короткий промежуток времени. Свет выделяемый при испарении последних чёрных дыр и будет последним светом озаряющим вселенную.
После этого и наступит то, что называют тепловой смертью вселенной. Пространство продолжит существовать и материя при этом также не исчезнет бесследно, просто будет существовать в виде фотонов и не сможет образовывать сложные структуры.
Впрочем исследования последних лет показывают, что Большой Разрыв произойдёт гораздо раньше, чем вселенная достигнет стадии тепловой смерти. При Большом Разрыве все объекты во вселенной будут разорваны на субатомные частицы и растянуты на бесконечно большое расстояние друг от друга в следствие ускоренного расширения вселенной.
Читайте также: Пять альтернатив теории Большого Взрыва
Что же касается остывания вселенной, то в наше время под этим выражением подразумевают снижение температуры реликтового излучения за счёт расширения вселенной. Сейчас она составляет 2,7 градуса Кельвина и именно до такой температуры оно нагревает вещество вдали от звёзд, по мере снижения температуры реликтового излучения будет снижаться и температура вещества, не разогреваемого звёздами.
Авторы: астрофизик Фёдор Карасенко, кандидат технических наук Александр Петров
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал на youtube. Каждую неделю там выходят видео, где я отвечаю на вопросы о космосе, физике, футурологии и многом другом!