Начнем с самого важного. Как долго мы сможем жить на Земле?
Наше Солнце сформировалось около 4,5 млрд. лет назад. Оно принадлежит к спектральному классу G, или желтых карликов - относительно небольших звезд главной последовательности. Длина жизни звезд зависит от их массы. Примерно половина запасов водорода в ядре Солнца уже превратилась в гелий, поэтому на главной последовательности наша звезда будет находиться еще около 4,5-5,5 миллиардов лет.
После этого Солнце станет красным гигантом. Он будет больше, ярче и холоднее привычного для нас светила. Кроме того, из-за увеличения размеров Солнца внешние слои поглотят Меркурий и Венеру и достигнут орбиты Земли. Даже если они не тронут нашу планету, из-за действия приливных сил она будет постепенно приближаться к ним и в конце концов также будет поглощена Солнцем. Согласно другому сценарию, красный гигант создаст звездные ветры, через которые потеряет часть своей массы. В результате его гравитация станет слабее, и Земля перейдет на орбиту с большим радиусом.
Впрочем, во всяком случае, условия на нашей планете станут непригодными для жизни еще задолго до того, как звезда перейдет в стадию красного гиганта. Светимость Солнца возрастает на 1% каждые 100 000 000 лет. Через 1,1 млрд. лет она увеличится на 10% от современного уровня, следовательно, атмосфера Земли будет получать больше тепловой энергии, из-за чего на планете возникнет сильный парниковый эффект. Первыми начнут умирать эукариоты и сложные многоклеточные формы жизни. Дольше продержатся прокариоты.
Конечная длительность существования биосферы определяется их вымиранием примерно через 1.6 миллиардов лет. А через 3,5 миллиарда лет Солнце станет ярче на 40%, что приведет к испарению воды из атмосферы и кипения океанов.
А если человечество переселится на другую планету?
При самом оптимистическом сценарии, если технология межзвездных путешествий действительно может существовать, человечество будет заниматься колонизацией экзопланет. Но следует учитывать, что возраст звезд, у которых они существуют, также не бесконечен. Дольше всех продержатся красные карлики, масса которых лежит в диапазоне от 0,08 до 0,47 солнечной массы. Они сжигают водород очень медленно и излучают в миллионы раз слабее Солнца. За все время, прошедшее с момента Большого взрыва, ни один из красных карликов еще не успел исчерпать запасы своего топлива, поэтому такие звезды будут находиться на главной последовательности триллионы лет. Таким образом, в долгосрочной эволюции Вселенной именно красные карлики играют важнейшую роль. Экзопланеты у таких звезд представляются наиболее перспективными для заселения, если предположить, что условия на их поверхностях подойдут для человечества.
Впрочем, мы не сможем вечно колонизировать новые миры на орбитах красных карликов, ведь через 100 трлн. лет запасы газа в галактиках иссякнут, и процесс звездообразования прекратится. Новые светила перестанут рождаться, и примерно в то же время эволюция даже наименее массивных звезд завершится. Наступит эпоха распада.
Что останется, когда погаснут все звезды?
Вселенная будет заполнен конечными продуктами звездной эволюции: белыми карликами, нейтронными звездами и черными дырами. Также в то время будут присутствовать коричневые карлики. Если человечество все еще будет существовать в эту эпоху, Вселенная будет выглядеть для него темной, ведь большинство из этих объектов будет излучать в инфракрасном спектре, невидимом для человеческого глаза. На этом этапе все галактики Местной группы сольются в одну эллиптическую галактику. Мир за ее пределами в результате расширения станет недоступным для наблюдений.
А то живое вообще сможет тогда существовать?
Жизнь на экзопланете, вращающейся вокруг белого карлика, имеет очень низкие шансы возникнуть, однако в теории это возможно. Чтобы получить достаточно тепла, экзопланета должна находиться примерно в 75 раз ближе к такой звезды, чем Земля к Солнцу, что повлечет ее синхронное вращение вокруг светила. То есть, она всегда будет обращена к звезде одной стороной. В зоне вечной ночи будет слишком холодно, в зоне вечного дня - слишком жарко, но на границе этих зон могут быть благоприятны для жизни условия. Белые карлики будут светить 10²⁰ лет, в сто миллиардов раз больше время, которое понадобилось для развития жизни на Земле. Однако и это время наконец всплывет.
Кроме того, из 10³⁴ лет, возможно, произойдет еще одно событие - распад протонов, положительно заряженных частиц в ядрах атомов. Наука пока не может сказать наверняка, распадается протон, но если это произойдет, материя как таковая перестанет существовать. Никаких нейтронных звезд, белых и коричневых карликов и планет не останется. Даже если протон не распадается через 10⁴⁰ лет единственными существующими во Вселенной астрономическими телами станут черные дыры. Этот период получил название эпохи черных дыр.
Эпоха черных дыр будет длиться вечно?
Нет. Черные дыры теряют массу через излучение Хокинга. Чем массивнее дыра, тем медленнее она испаряется. Такой объект с минимальной массой из всех возможных (примерно три солнечных массы) исчезнет через 10⁶⁸ лет. А через 10⁹² лет испарятся даже сверхмассивные черные дыры, которые находились в центрах галактик.
Что будет после эпохи черных дыр?
Черные дыры завершают свое существование яркой и мощной вспышкой энергии. Когда последний из этих объектов испарится до конца, на несколько часов небольшую область Вселенной зальет свет. Это будут последние мгновения, когда что-то живое, если на тот момент оно будет существовать, сможет что-то видеть. После этого мир будет заполнен только низкоэнергетическими субатомные частицы и фотонами. Наступит эпоха вечной темноты. Все вокруг придет к термодинамическому равновесию, Вселенную постигнет тепловая смерть, и больше ничего не будет меняться.
Есть ли какие-то альтернативы?
Есть, но они вам тоже не понравятся. Будущее Вселенной зависит от того, как он расширяется. За это процесс отвечает темная энергия, свойства которой все еще не до конца изучены. Пока неизвестно наверняка, будет ли Вселенная расширяться вечно. Если так, то ее ждет тепловая смерть, которую мы описали выше. Если Вселенная замкнутая и ее расширение в конце концов остановится, начнется Большое сжатие. Этот процесс обратный к расширению, но он будет выглядеть несколько иначе. Вещество будет собираться в отдельные группы, превращаясь в черные дыры, которые в конце концов сольются в одну. Вселенная колапсирует в сингулярность. Существует предположение, что за Большим сжатием снова будет Большой взрыв, и такие циклы Вселенная переживать раз за разом.
Еще одна гипотетическая судьба, что ждет Вселенную - Большой разрыв. Если влияние темной энергии будет становиться со временем все сильнее, эта сила станет доминирующей, и ни одно другое взаимодействие, даже гравитация, не сможет ее остановить. Горизонт событий, то есть предел, откуда свет может попасть к наблюдателю, становиться все более узким. И это не просто оптическая иллюзия, а физические границы для пространства-времени. Горизонт событий постепенно станет меньше галактики, Солнечной системы, Земли, субатомных частиц. Таким образом, материя разорвется на маленьком фундаментальном уровне, и как физические законы будут действовать после этого, угадать невозможно.
Все это звучит как-то совсем ужасно. Дайте мне хочу какую-то надежду!
Существует гипотеза Мультиверса, согласно которой наша Вселенная - один из многих параллельных миров. Эта теория не является общепринятой в научном сообществе. Вполне вероятно, что после того, как жизнь исчезнет с нашей Вселенной, условия в других будут для нее благоприятными. Правда, мы никак не сможем попасть в них, чтобы это проверить.
