Космолошка доба

Из пројекта Википедија

Овај чланак или један његов део није преведен.
Ако сматрате да сте способни да га преведете, кликните на картицу уреди и преведите га, обавезно водећи рачуна о стилу и правопису.

Физичка космологија

Старост универзума Велики прасак Comoving distance Позадинско зрачење Тамна енергија Тамна материја FLRW метрика Фридманова једначина Формирање галаксија Хаблов закон Инфлација Large-scale structure Lambda-CDM model Nucleosynthesis Црвени помак Облик универзума Историја космологије Космолошка доба Коначна судбина универзума

Сродни чланци

Астрофизика Општа теорија релативитета Квантна физика Квантна гравитација

уреди

Средишња изузетно дубока поља често приказују галаксије у давној прошлости које нам говори како је рано Стелиферно доба изгледало.

Још једна средишња слика приказује како се ствара млада галаксија, што значи да се то догодило и врло давној прошлости на космолошкој хронолошкој оси. То је доказ да се у Свемиру још увек није довршио процес стварања галаксија

Космолошка доба су кратак преглед догађаја који су се догодили и који ће се догодити у Свемиру по ономе што знамо. Ова временска скала нема претензију да замени друге, детаљније чланке, као што је временска скала Великог праска, већ жели да представља почетну тачку за оне који желе наћи више података о томе како се Свемир развија и како изгледа да ће се развијати.

Иако је временска скала илустрована и детаљна, могуће је да има грешака. Време за свако наредно космолошко доба и космолошку еру експоменцијално расте како Свемир постаје старији. Примордијално доба се довршило за 300.000 година од рођења Свемира. Прошло је 13.700.000.000 година од Великог праска до данас, што је еквивалентно трајању 46.000 Примордијалних доба. До времена када већина јата звезда дођу до свог краја и Ера распада започне Свемир ће имати 100.000.000.000.000 година. То је око 7.000 пута више него што је Свемир данас стар. За 10⁴⁰ година сва материја која није у црним рупама пратвориће се у фотонске гама зраке кроз распадање протона, што означава крај Ере распада и почетак Ере црне рупе. То означава доба 700.000.000.000.000.000.000.000 старије него што је Свемир данас (а то је конзервативна процена, пошто би време протоновог полу-распада могло бити дуже од 10³⁶ година).

[уреди] Велики прасак и стварање материје

Основни чланак: Временска скала Великог праска

Упрошћени модел Великог праска и супсеквенцијалног раста Свемира

[уреди] Примордијално доба - године: 0-300.000

[уреди] Планкова епоха: 10^-43 секунде

Свемир, у који спадају време, простор, и све остало, започиње догађајем званим Велики Прасак пре 13.7 ± 0.2 милијарди година. Податак који тачно одређује тачку у времену када је Свемирстворен и његову приближну старост добијен је од НАСЕ, путем Вилкинсонове Неизотропне Сонде, енг.скр. (WMAP). Још више додатних помоћних података , између осталог, долази са орбиталног телескопа Хабл, енгл. Hubble. Најранија тачка времена коју научници теоретски могу да одреде је Планкова Епоха, или 10^-43 секунде после Великог Праска, па се стога ово доба у ствари назива Ера Великог Праска. Овај тренутак, премда одредив, недовољно је разумљив, јер се врло тешко може открити шта се дешава са гравитацијом уз тако снажне енергије у тако малим просторним опсезима. Теорија Великог Уједињавања је пројекат са циљем одређивања теоретске конструкције за квантну гравитацију и теорију влакана.

[уреди] Епоха Ширења/Развлачења: 10^-37 секунди

Свемир је подвргнут хипер-развлачењу, при чему је ширење веома убрзано.

[уреди] Епоха Великог Уједињавања: 10^-35 секунди

Четири Космичке Силе међусобно се разилазе; гравитација, јака нуклеарна сила, слаба нуклеарна сила, и електромагнетна сила. Свемир започиње са Силом Великог Уједињавања, која се онда раздваја на гравитацију и електронуклеарну силу. Ова сила се преобраћује у јаку нуклеарну силу и слабу електро силу.

WMAP подаци приказују промене позадинског зрачења кроз целокупан Свемира из нашег угла посматрања, иако стварне промене теку много течније од наговештених које дијаграм приказује

[уреди] Епоха слабе-електро силе: 10^-12 секунди

Напослетку, слаба електро сила раздваја се на слабу нуклеарну и електромагнетну силу.

[уреди] Епоха хадрона: 10^-6 секунди

[уреди] Епоха лептона: 1 секунда

Водоникова језгра почињу да настају, а такође и процес нуклеарне фузије, пошто све више елемената, као што је хелијум, почињу да се образују.

[уреди] Епоха синтезе језгара: 3 минута

Свемир је превише хладан за било какву нуклеарну активност, и у овој тачки настанка свемир се састоји од отприлике 75% водоника, 25% хелијума и у траговима деутеријума, литијума, берилијума, и бора. Тежи елементи немају времена да се образују пре завршетка нуклеарних реакција.

[уреди] Епоха поновне јонизације: 300,000 година

Светлосна енергија из првобитног ширења Свемира развлачи се и слаби до тачке када материја коначно добија на утицају (ово је најшире прихваћено као крај ере Великог Праска). Телескопима се не може допрети тако дaлеко у прошлост Свемира, пошто дејонизација водоника чини да "празан простор" буде непрозиран за светлост за већину таласних дужина. Уместо тога, научници су принуђени да користе убрзивач честица и теоријску физику за индиректно извођење доказа. Најупечатљивији доказ који научници могу да измере из Великог Праска је позадинско космичко микроталасно зрачење које је равномерно распрострањено кроз целокупан Свемир. Научници су мишљења да је ово позадинско зрачење уствари снимак раног Свемира и пружа најбољи доказ стварању материје током раних епоха.

[уреди] Информације о звездама и галаксијама

This Hubble Space Telescope image shows the Cartwheel Galaxy undergoing active star formation around its edges

[уреди] The Stelliferous Age - from 10^6 to 10^14 years

[уреди] Епоха Доминације Материје: 500,000 година

Језгро хидрогена хвата електроне, формирајући тако прве атоме. До сада је Универзум створио сву материју. Резултујући водоник и хелијум се бећ скупља креирајући праисконске галаксије. Тиме се завршава епоха великог праска и починје звездана епоха која траје до данашнјег дана.

Галаксије се такође уништавају или спајају у кластере.

[уреди] The Galaxy/Star formation Epoch: Between 100,000,000 and 1,000,000,000 years

The formation of first mature galaxies and quasars begins to occur. Reionization of hydrogen nuclei occurs, allowing the Universe to be transparent to light because of the radiation flooding intergalactic space. This marks as the farthest back in time optical telescopes can see.

[уреди] Present Time: 13,700,000,000 years

The Stelliferous Era of the Universe continues to this day as galaxies and stars continue to form and die, although the most active period of the Universe has already occurred far in the past

[уреди] End of the Stelliferous Age: 100,000,000,000,000 years

Star and galaxy formation eventually ceases, leaving just the oldest stars that eventually burn out. The synthesis of heavy elements stops because fusion eventually ceases, and matter now undergoes slow and inevitable destruction as proton decay starts to set in. All matter is now contained in distributed gas clouds or compact bodies (a class of objects in the Universe that isn't luminous, like planets, black holes, etc.). See also Galaxy formation and evolution for more information on this era

[уреди] Near-term future of the Universe - different scenarios

[уреди] The Big Rip

This scenario is possible only if dark energy increases over time as the Universe expands. It's highly speculative since dark energy is poorly understood and it's questionable if it varies over time to such a degree that it causes every atom in the Universe to tear apart from the inside out. The summary of the theory goes that given enough time, not only do galaxies race away from each other over but eventually so do stars, then planets, and eventually atoms and also their nuclei as dark energy inevitably overtakes the respective forces that hold these things together

The Degenerate Age is dark; no visible light is available to illuminate the exterior of any surviving objects.

[уреди] The Heat death of the Universe

This scenario is possible only if the Universe achieves either a steady state or a constant expansion. The implication here is that dark energy does not overtake the other forces of nature on a micro-scale over time because of hyper-inflation of the Universe, but it doesn't mean that the Universe won't expand. It may just expand more slowly than in the Big Rip scenario. Due to supernova explosion observations by the Hubble Space Telescope, dark energy is assumed to be the overriding force governing the Universe's fate and is causing it to accelerate in its expansion. It is unknown what this force is and whether it really exists as a real phenomenon. Given observational data however, it seems most likely the Heat death of the universe is the most likely fate

Note: Longer-term timeline discussion for this scenario continues in this article after this section

[уреди] The Big Crunch

This scenario is possible only if dark energy is ultimately unable to overcome the force of gravity between galaxies, which inevitably leads to the collapse of the Universe. Observational data does not support this theory, though the alternative, dark energy, is somewhat speculative and ill-defined. What occurs after the Big Crunch is also highly speculative, as it is impossible to say what will happen after time ends. The end of the Universe implies the end of both space and time, making theories on the subject of "what happens after" fall into the realm of religion, metaphysics, or philosophy. Possibilities for continuation of existence include the oscillatory universe, the multiverse, and others.

[уреди] Long-term future for a long-lived Universe

This is an asteroid, one of the last survivors in a dying Universe. In reality it's unlikely the object would be illuminated by a surviving star and would probably be immersed in darkness during this Age.

[уреди] The Degenerate Age - from 10^14 to 10^40 years

[уреди] Galaxy and Star Formation Ceases: 10^14 years

Stellar formation stops, leaving matter to decay over a very long period of time. The hydrogen fuel used for fusion by stars will be eventually depleted, leaving all matter in the Universe in a compact state populated by the following objects after all stars burn out:

• Planets and planetoids (this category includes asteroids, comets, brown dwarfs, etc.)
• White dwarfs
• Neutron stars
• Quark stars
• Black Holes

Formerly luminous bodies like stars cool and dim, eventually reaching the same temperature as the Universe's microwave background radiation.

[уреди] Planet are Flung from Orbits: 10^15 years

Over time, the orbits of planets are kicked into other masses (see above) or scattered throughout the Universe due to gravitational perturbations.

[уреди] Stars are Flung from Orbits: 10^16 years

The same scattering effect happens to stars and their remnants within galaxies, leaving mostly scattered stellar debris and supermassive black holes

The mighty supermassive black holes are all that remains of galaxies once all protons decay, but even these giants are not immortal

[уреди] An estimated 1/2 of Protons Decay: 10^36 years

If estimates on the half-life of protons are correct, then one-half off all the free-floating matter in the Universe has been converted into gamma radiation through proton decay

[уреди] All Protons Decay: 10^40 years

If estimates on the half-life of protons are correct, then these particles (and nucleonic neutrons as well) have now undergone roughly 10,000 half-lives. To put this into perspective: There are an estimated 10⁸⁰ protons in the Universe, and the estimated half-life for this particle is 10³⁶ years. That means the proton's numbers have been slashed in half 10,000 times. If one does the math, there are now roughly 10^-3,000 as many protons as there were at the beginning of the Universe. So that means the total number of remaining protons in the Universe at the end of the Degenerate Era would be far less than one (a very tiny fraction something like 3,000 zeroes after the decimal place before the first significant digit). Effectively, all matter is now contained in the only bodies in the Universe immune to proton decay: black holes

Note: This number is based off of loose estimates as the exact value for the half-life of protons is an unknown quantity with only a known lower-bound. The end of the Degenerate Era is meant to mark the end of baryonic matter's influence on the Universe, so the estimate for how long this era will last may change if and when the exact value for proton decay is pinned down. The specific numerical values are not meant to be taken literally, and are provided only for demonstration purposes.

[уреди] The Black Hole Age - from 10^40 years to 10^100 years

[уреди] Black Holes Dominate: 10^40 years

Black holes continue to evaporate via Hawking radiation, but this process is very slow. The first to go are the small ones, then the medium sized ones, and eventually the supermassive black holes too eventually decay into photons.

[уреди] Black Holes Disintegrate: 10^100 years

Few if any black holes remain; virtually all matter is now converted into photons.

See also 10¹⁹ seconds for times further than 3 billion years into the future.

[уреди] Ultimate fate for a long-lived Universe

The lowly photon is now king of the Universe as the last of the supermassive black holes evaporate

[уреди] The Dark Age - from 10^100 years until 10^150 years

[уреди] All Black Holes now Disintegrated: 10^150 years

The remaining Black holes evaporate: first the small ones, and then the supermassive black holes. All matter that used to make up the stars and galaxies has now degenerated into photons

[уреди] The Photon Age - from 10^150 years until the Distant Future

[уреди] The Universe Achieves Low-Energy State: 10^1000 years and beyond

The Universe now reaches extreme low-energy state. What happens after this is speculative. It's possible a Big Rip event may occur far off into the future, or the Universe may settle into this state forever, achieving true heat death. Extreme low-energy states imply that localized quantum events become major macro-scale phenomenon rather than micro-scale non-events because the smallest pertubations make the biggest difference in this era, so there is no telling what may happen to space or time during this era

[уреди] References

• Hawking, Stephen, A Brief History of Time, Bantam Press, 1988

[уреди] Види још

• Creation of the Universe for more on creation scenarios other than the Big Bang
• End of the Universe for theories about possible final fates for the Universe
• Exponential timeline shows all history on one page in ten lines.
• Galaxy formation and evolution talks about the currect era of star and galaxy formation
• History of physics
• History of astronomy
• History of chemistry
• Timeline of the Big Bang goes into the Big Bang Era in more detail
• Ultimate fate of the universe goes into the end-case scenarios in more detail

[уреди] Спољашње везе

• Holtz, Brian (2002). Human Knowledge: Foundations and Limits. Retrieved March 25, 2004.
• PBS Online (2000). From the Big Bang to the End of the Universe - The Mysteries of Deep Space Timeline. Retrieved March 24, 2005.
• Schulman, Eric (1997). The History of the Universe in 200 Words or Less. Retrieved March 24, 2005.
• Space Telescope Science Institute Office of Public Outreach (2005). Home of the Hubble Space Telescope. Retrieved March 24, 2005.