Космолошка доба

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 експоненцијално 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).

Велики прасак и стварање материје

Основни чланак: Временска скала Великог праска

Упрошћени модел Великог праска и супсеквенцијалног раста Свемира

Примордијално доба - године: 0-300.000

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 свемир створен 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.

Епоха Ширења/Развлачења: 10^-37 секунди

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

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

Епоха слабе-електро силе: 10^-12 секунди

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

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.

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.

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 далеко 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 у ствари снимак раног Свемира и пружа најбољи доказ стварању материје током раних епоха.

Информације о звездама и галаксијама

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

Звездана ера - од 10⁶ до 10¹⁴ година

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 почиње звездана епоха која траје до данашњег дана.

Галаксије се такође уништавају или спајају у кластере.

Епоха формирања галаксија/звезда: између 100.000.000 и 1.000,000.000 година

Почиње формирање првих сазрелих галаксија и квазара. Дешава се рејонизација језгра водоника, што омогућава космосу да буде прозиран за светло услед радијације која преплављује међугалактички простор. Ово је тачка до које оптички телескопи могу да гледају унатраг у време.

Садашњост: 13,700.000.000 година

Зврздана ера космоса наставља се до данашњег дана, а галаксије и звезде настављају да настају и да умиру, иако се најактивнији период космоса већ десио у прошлости.

Крај Звездане ере: 100,000,000.000.000 година

Звезде и галаксије временом престају са формирањем, остављајући само најстарије звезде које временом сагоревају. Престаје синтеза тешких елемената услед престанка фузије, а материја прелази у процес споре и неизбежне деструкције услед разлагања протона. Сва материја се у том тренутку налази у облацима гаса или компактним телима (онима који не емитују светлост, планете, црне рупе итд.). Види још Формирање и еволуција галаксија за више података о овоме.

Краткорочна будућност космоса - различити сценарији

Велико цепање

Овај сценарио је могућ једина ако се тамна енергија повећава током времена како се космос шири. Ово је врло неизвесно зато што се мало тога зна о тамној енергији и питање је да ли она варира током времена у тој мери да изазове цепање изнутра сваког атома у космосу. Укратко, ова теорија говори да после протока довољно времена не одлазе само галаксије једне од других, већ и звезде, планете и коначно атоми и језгра, пошто тамна енергија неизбежно преузима силе које држе ове ствари заједно.

Доба дегенерације је тамно. Нема видљивог светла које би осветлело површину неких преосталих објеката.

Топлотна смрт космоса

Овај сценарио је могућ само ако космос постигне или стално стање или сталну експанзију. Овде је имплицирано да тамна енергија не преузима друге силе у микро-размери услед нарастања космоса, али то не значи да се космос неће ширити. Могуће је да ће се ширити спорије него у претходном сценарију. После осматрања експлозије супернове од телескопа Хабл, сматра се да тамна енергија преузима снаге које управљају судбном космоса и проузрокује убрзавање експанзије. Није познато шта је заправо ова сила и да ли постоји као реална појава. Овај сценарио сматра се највероватнијим.

Велико смрскавање

Овај сценарио је могућ ако је тамна енергија на крају у немогућности да превлада гравитацију између галаксија, што неминовно доводи до колапса космоса. Подаци добијени посматрањем не потврђују ову теорију иако је тамна енергија још увек неистражена. Даља судбина после евентуалног смрскавања такође није јасна, пошто није могуће рећи шта ће бити после краја времена. Даља разматрања би била у домену религије, метафизике или филозофије.

Дугорочна будућност

Ово је астероид, један од последњих преживелих умирућег космоса. У стварности, није вероватно да би објекти били осветљени преживелом звездом и вероватно би били обавијени тамом.

Доба дегенерације - од 10¹⁴ до 10⁴⁰ година

Престанак формирања галаксија и звезда: 10¹⁴ година

Престанак формирања звезда, што доводи до дуготрајног разлагања материје. Водонично гориво коришћено за фузију звезда временом нестаје, што оставља материју у космосу у компактном стању, у следећим објектима:

• Планете и планетоиди (овде спадају астероди, комете, итд.)
• Бели патуљци
• Неутронске звезде
• Кварк звезде
• Црне рупе

Некада светлећа тела као звезде хладе се и гасе, временом достижући исту температуру као позадинска радијација космоса.

Планете се лансирају из орбита: 10¹⁵ година

Током времена, орбите планета мешају се са другим масама или постају хаотичне услед поремећаја у гравитацији.

Звезде излазе из орбита: 10¹⁶ година

Исто се дешава звездама и њиховим остацима у галаксијама, што оставља углавном расуте остатке звезда и супермасивне црне рупе.

Моћне супермасивне црне рупе су се што остаје после галаксија када се сви протони тазложе, али ни ови гиганти нису бесмртни

Око 1/2 протона се разлажу: 10³⁶ година

Ако су ове процене тачне, једна половина све слободно-плутајуће материје у космосу је претворено у гама зрачење услед разлагања протона.

Разлагање свих протона: 10⁴⁰ година

Ако су процене полу-живота протона тачне, онда су ове честице до сада доживеле 10.000 полуживота. То значи да је број протона до тада преполовљен до сада 10.000 пута. Када се узме у обзир број протона, ово би значило да би број преосталих протона у космосу био далеко мањи од један. Практично, сва материја се налази у једином телу у космосу имуном на разлагање протона: црним рупама.

Доба црних рупа - од 10⁴⁰ година до 10¹⁰⁰ година

Доминација црних рупа: 10⁴⁰ година

Црне рупе настављају да нестају услед Хокинг радијација, али овај процес је врло спор. Прво нестају мале, потом средње па супермасивне које временом постају фотони.

Дезинтеграција црних рупа: 10¹⁰⁰ година

Мало ако иједна црна рупа преостаје; практично сва материја претворена је у фотоне.

Коначна судбина космоса

Фотон је сада владар космоса, после нестанка и последње црне рупе

Доба фотона - од 10¹⁵⁰ година до далеке будућности

Космос долази у стање ниске енергије: 10¹⁰⁰⁰ година и даље

Космос долази у стање екстремно ниске енергије. Шта се дешава после овога је у домену спекулација. Могуће је да дође до великог смрскавања или да космос остане у овом стању заувек, у стању топлотне смрти. Овакво стање имплицира да локални квантни догађаји постају велики макро-догађаји, тако да није могуће рећи шта се дешава са простором и временом у овој ери.

Литература

• Стивен Хокинг, Кратка историја времена, Бантам прес, 1988

Види још

• Настанак космоса
• Крај космоса
• Експоненцијална временска линија
• Формирање и еволуција галаксија
• Историја физике
• Историја астрологије
• Историја хемије
• Временска линија Великог праска
• Коначна судбина космоса

Спољашње везе

• Холц, Брајан (2002). Људско знање.
• ПБС Онлајн (2000). Од великог праска до краја космоса.
• Шулман, Ерик (1997). Историја космоса у 200 речи или мање.
• Сателит Хабл.