რა მოხდება, როცა სამყაროში უკანასკნელი ვარსკვლავი ჩაქრება?

როდესაც ღამის ცას ვუყურებთ, შეიძლება მოგვეჩვენოს, რომ ვარსკვლავები სამყაროს მუდმივი ნაწილია.

მაგრამ ეს ასე არ არის.

ვარსკვლავებს აქვთ დასაწყისი და დასასრული.

ისინი უზარმაზარი გაზისა და მტვრის ღრუბლებში იბადებიან.
როდესაც ასეთ ღრუბელში მატერია გრავიტაციის მოქმედებით საკმარისად მჭიდროდ იკრიბება, მისი ცენტრალური ნაწილი უფრო და უფრო ცხელდება.

საბოლოოდ, იქ ისეთი პირობები იქმნება, რომ იწყება ბირთვული შერწყმა.

ბირთვული შერწყმა არის პროცესი, რომლის დროსაც მსუბუქი ატომური ბირთვები ერთმანეთს უერთდება და უფრო მძიმე ბირთვებს წარმოქმნის.
ამ პროცესში ენერგია გამოიყოფა.

სწორედ ეს ენერგია აძლევს ვარსკვლავს ნათების საშუალებას.

ჩვენს მზეში, მაგალითად, წყალბადის ბირთვები საბოლოოდ ჰელიუმის წარმოქმნაში მონაწილეობენ და ამ პროცესის დროს გამოყოფილი ენერგიის ნაწილი სინათლის სახით კოსმოსში ვრცელდება.

მაგრამ, ყველა ვარსკვლავი ერთნაირი სიჩქარით არ ხარჯავს საწვავს.

შეიძლება გვეგონოს, რომ რაც უფრო დიდია ვარსკვლავი, მით უფრო დიდ ხანს უნდა იცოცხლოს.

მას ხომ მეტი წყალბადი აქვს.

სინამდვილეში, ხშირად საპირისპირო ხდება.

ძალიან მასიური ვარსკვლავების გულში წნევა და ტემპერატურა უკიდურესად მაღალია.
ამიტომ, მათში ბირთვული პროცესები გაცილებით სწრაფად მიმდინარეობს.

მათ მეტი საწვავი აქვთ, მაგრამ მას გაცილებით სწრაფად ხარჯავენ.

ზოგი განსაკუთრებით მასიური ვარსკვლავის სიცოცხლე მხოლოდ რამდენიმე მილიონ წელს გრძელდება.

კოსმოსური მასშტაბით ეს თითქმის არაფერია.

მზე გაცილებით ეკონომიურია.

მისი სიცოცხლის ხანგრძლივობა მთავარ მიმდევრობაში დაახლოებით 10 მილიარდი წლის მასშტაბზეა.

მაგრამ, არსებობენ ვარსკვლავები, რომლებიც მზეზე ბევრად უფრო დიდ ხანს იცოცხლებენ.

და სწორედ ისინი გახდებიან შორეული მომავლის მთავარი გმირები.

მათ წითელ ჯუჯებს ვუწოდებთ.

წითელი ჯუჯა შედარებით პატარა, გრილი და მკრთალი ვარსკვლავია.

ის შეიძლება მზეზე გაცილებით ნაკლები მასის იყოს და სწორედ ეს აძლევს ერთ უზარმაზარ უპირატესობას:

წარმოიდგინე ორი მანქანა.

ერთს უზარმაზარი ავზი აქვს და საწვავს წარმოუდგენელი სიჩქარით წვავს.

მეორეს გაცილებით პატარა ავზი აქვს და იმდენად ეკონომიურია, რომ მუშაობის გაგრძელება ბევრად უფრო დიდ ხანს შეუძლია.

ვარსკვლავებთანაც დაახლოებით ასეთი სხვაობაა.

ყველაზე პატარა წითელი ჯუჯების სიცოცხლის ხანგრძლივობა შეიძლება ტრილიონობით წელს აღწევდეს.

სამყარო დღეს დაახლოებით 13.8 მილიარდი წლისაა.

ეს ნიშნავს, რომ ყველაზე ხანგრძლივად მცხოვრებ წითელ ჯუჯებს შეიძლება დღევანდელი სამყაროს ასაკზე ასობით-ჯერ დიდ ხანს ეარსებათ.

და ეს ჯერ მხოლოდ დასაწყისია.

დიახ.

დღესაც იბადებიან.

ირმის ნახტომსა და სხვა გალაქტიკებში ჯერ კიდევ არსებობენ ცივი გაზის ღრუბლები, რომლებშიც ახალი ვარსკვლავები წარმოიქმნებიან.

მაგრამ, ეს პროცესი უსასრულოდ ვერ გაგრძელდება.

ყოველი ახალი თაობის ვარსკვლავი გაზის ნაწილს იყენებს.

ვარსკვლავები სიცოცხლის ბოლოს მატერიის ნაწილს ისევ კოსმოსში აბრუნებენ, ამიტომ ყველაფერი ერთი ციკლის შემდეგ არ ქრება.

თუმცა, დროთა განმავლობაში ვარსკვლავთწარმოქმნისთვის გამოსადეგი გაზის მარაგი და მისი ხელმისაწვდომობა მცირდება.

სამყაროს გაფართოებაც გრძელდება.

გალაქტიკების ევოლუციასთან ერთად პირობები ახალი ვარსკვლავების შესაქმნელად სულ უფრო ნაკლებად ხელსაყრელი ხდება.

ჯერ გაქრებიან ყველაზე ხანმოკლე სიცოცხლის მქონე ვარსკვლავები.

შემდეგ მზის მსგავსი ვარსკვლავები.

შემდეგ უფრო პატარა ვარსკვლავები.

და ბოლოს დარჩებიან ყველაზე გამძლეები.

წითელი ჯუჯები.

აქ დროის მასშტაბი უკვე თითქმის წარმოუდგენელი ხდება.

თუ სამყაროს მომავლის შესახებ არსებული ფიზიკური სურათი სწორია, ვარსკვლავების ჩვეულებრივი ეპოქა დაახლოებით 10¹⁴ წლის, ანუ ასი ტრილიონი წლის მასშტაბზე დასრულდება.

ეს არ ნიშნავს, რომ ზუსტად მეასტრილიონე წელს ერთი კონკრეტული ვარსკვლავი ჩაქრება და იმავე წამს მთელი სამყარო დაბნელდება.

საუბარია დროის უზარმაზარ მასშტაბზე, როდესაც ჩვეულებრივი ვარსკვლავების წარმოქმნა და არსებობა პრაქტიკულად დასრულებული იქნება.

ჩვენი ეპოქა სამყაროს შესაძლო მომავალთან შედარებით საოცრად ახალგაზრდაა.

და როდესაც უკანასკნელი ხანგრძლივად მცხოვრები ვარსკვლავებიც დაასრულებენ სიცოცხლეს, კოსმოსი სრულიად ახალ ეპოქაში გადავა.

მაგრამ იქ სრული სიცარიელე არ დაგვხვდება.

დარჩებიან თეთრი ჯუჯები.

ნეიტრონული ვარსკვლავები.

ყავისფერი ჯუჯები.

პლანეტები.

ვარსკვლავთა მკვდარი ნარჩენები.

და შავი ხვრელები.

უკანასკნელი ჩვეულებრივი ვარსკვლავის ჩაქრობის შემდეგ სამყარო არ გაქრება.

გაქრება ის სამყარო, რომელსაც ჩვენ ვიცნობთ.

აღარ იქნება ვარსკვლავებით განათებული გალაქტიკები.

აღარ იქნება ახალი მზის სისტემების უწყვეტი დაბადება.

კოსმოსში დარჩება წინა ეპოქის ნარჩენები.

კოსმოლოგები სამყაროს მომავლის ასეთ ხანგრძლივ პერიოდს ხშირად დეგენერირებულ ეპოქას უწოდებენ.

აქ სიტყვა „დეგენერირებული“ გაფუჭებულს არ ნიშნავს.

ფიზიკაში ის მატერიის განსაკუთრებულ მდგომარეობას უკავშირდება, რომელშიც კვანტური წესები ხელს უშლის მატერიის შემდგომ შეკუმშვას.

მაგალითად, თეთრი ჯუჯა სწორედ ასეთი ვარსკვლავური ნარჩენია.

მზის მსგავსი ვარსკვლავის სიცოცხლის ბოლოს მისი გარე ფენები კოსმოსში გაიფანტება, ხოლო ცენტრში დარჩენილი ბირთვი თეთრ ჯუჯად გადაიქცევა.

ის უკვე აღარ გამოიმუშავებს ენერგიას ისე, როგორც ჩვეულებრივი ვარსკვლავი.

უბრალოდ ძალიან ცხელია.

შემდეგ კი ნელ-ნელა კარგავს ამ სითბოს.

წარმოუდგენლად დიდი დროის შემდეგ, თეთრი ჯუჯა იმდენად გაცივდება, რომ თითქმის აღარ გამოასხივებს.

ასეთ ჰიპოთეტურ საბოლოო მდგომარეობას შავ ჯუჯას უწოდებენ.

თეთრ ჯუჯებს სრულად გასაცივებლად იმაზე გაცილებით მეტი დრო სჭირდება, ვიდრე სამყაროს დღევანდელი ასაკია.

ამიტომ შავი ჯუჯები არა დაკვირვებული ობიექტებია, არამედ სამყაროს შორეული მომავლის პროგნოზი.

წარმოიდგინე პლანეტა, რომელიც ოდესღაც ვარსკვლავის გარშემო მოძრაობდა.

მის ცაზე მზე აღარ ამოდის.

მის ზედაპირზე აღარ ეცემა ვარსკვლავის სინათლე.

ტემპერატურა უკიდურესად დაბალია.

მის გარშემო კი შეიძლება თითქმის აბსოლუტური სიბნელე იყოს.

ასეთი პლაენტების ნაწილი კვლავ მკვდარი ვარსკვლავების გარშემო იმოძრავებს.

სხვა პლანეტები გრავიტაციული ურთიერთქმედებების შედეგად საკუთარი სისტემებიდან გამოიტყორცნება და ვარსკვლავთშორის სივრცეში მარტო გააგრძელებს მოძრაობას.

ასეთ ობიექტებს მოხეტიალე პლანეტებს უწოდებენ.

კიდევ უფრო დიდი დროის განმავლობაში თვით გალაქტიკებიც შეიცვლებიან.

ვარსკვლავური ნარჩენები ერთმანეთთან გრავიტაციულად ურთიერთქმედებენ.

ზოგი ობიექტი ენერგიას დაკარგავს და გალაქტიკის ცენტრალური ნაწილისკენ გადაადგილდება.

სხვა შეიძლება ისეთი სიჩქარით აჩქარდეს, რომ სისტემიდან საერთოდ გაიტყორცნოს.

ძალიან დიდი დროის შემდეგ ის სტრუქტურებიც კი, რომლებიც დღეს გალაქტიკებად გვევლინებიან, თანდათან შეიცვლება.

მაგრამ ერთი ტიპის ობიექტი ჯერ კიდევ დარჩება.

შავი ხვრელები.

შავი ხვრელი უცნაური ობიექტია.

მის გარშემო არსებობს საზღვარი, რომელსაც მოვლენათა ჰორიზონტი ეწოდება.

თუ რაღაც ამ საზღვარს გადაკვეთს, გარეთ დაბრუნებას ვეღარ შეძლებს.

კლასიკური ფიზიკის აღწერით, მოვლენათა ჰორიზონტის შიგნიდან სინათლეც კი ვეღარ აღწევს შორეულ დამკვირვებლამდე.

ამიტომ შეიძლება მოგვეჩვენოს, რომ შავი ხვრელი თითქმის იდეალური კოსმოსური სამარხია.

მაგრამ 1970-იან წლებში სტივენ ჰოკინგის ნაშრომებმა ამ სურათში საოცარი ცვლილება შეიტანა.

როდესაც შავი ხვრელის გარემოს კვანტური ფიზიკის გათვალისწინებით განვიხილავთ, აღმოჩნდება, რომ შავი ხვრელი სრულიად „შავი“ არ უნდა იყოს.

მას შეუძლია გამოსხივებასთან დაკავშირებული კვანტური ეფექტი ჰქონდეს.

დღეს ამას ჰოკინგის გამოსხივებას ვუწოდებთ.

ისინი უკიდურესად ნელა კარგავენ ენერგიას.

ენერგიის დაკარგვასთან ერთად მცირდება მათი მასაც.

საბოლოოდ კი შავი ხვრელი შეიძლება მთლიანად აორთქლდეს.

მაგრამ სიტყვა „ნელა“ აქ სრულიად სხვა მასშტაბს ნიშნავს.

მზის მასის მსგავსი შავი ხვრელის აორთქლებას დაახლოებით 10⁶⁷ წლის მასშტაბი დასჭირდება.

მაგრამ სამყაროში ბევრად უფრო მასიური შავი ხვრელებიც არსებობენ.

გალაქტიკების ცენტრებში გვხვდებიან სუპერმასიური შავი ხვრელები, რომელთა მასა მილიონობით ან მილიარდობით მზის მასას შეიძლება უდრიდეს.

რაც უფრო მასიურია შავი ხვრელი, მით უფრო დიდ ხანს გრძელდება მისი ჰოკინგისეული აორთქლება.

ყველაზე მასიური შავი ხვრელებისთვის ეს დრო შეიძლება დაახლოებით 10¹⁰⁰ წლის მასშტაბსაც მიუახლოვდეს.

ამ რიცხვის წარმოდგენა თითქმის შეუძლებელია.

10¹⁰⁰-ს გუგოლი ეწოდება.

სამყაროს დღევანდელი ასაკი დაახლოებით 10¹⁰ წლის მასშტაბზეა.

ამასთან შედარებით 10¹⁰⁰ წელი იმდენად დიდია, რომ წინადადება „ძალიან დიდი დრო“ თითქმის მნიშვნელობას კარგავს.

წარმოვიდგინოთ, რომ წარმოუდგენლად დიდი დრო გავიდა.

ვარსკვლავები დიდი ხანია აღარ არსებობენ.

თეთრი ჯუჯები გაცივდნენ.

ვარსკვლავური სისტემები დაიშალნენ ან შეიცვალნენ.

კოსმოსური ობიექტების დიდი ნაწილი ერთმანეთისგან წარმოუდგენლად დაშორებულია.

და ბოლოს დარჩენილი შავი ხვრელებიც თანდათან კარგავენ მასას.

საბოლოოდ შეიძლება დადგეს მომენტი, როდესაც უკანასკნელი შავი ხვრელიც აორთქლდება.

არა აბსოლუტური „არაფერი“.

სივრცეში კვლავ შეიძლება არსებობდეს ძალიან დაბალი ენერგიის ფოტონები, ნეიტრინოები და სხვა ნაწილაკები, იმის მიხედვით, თუ რომელი ნაწილაკებია საბოლოოდ სტაბილური.

მაგრამ სამყარო სრულიად განსხვავებული იქნება.

აღარ იქნებიან ვარსკვლავები.

აღარ იქნებიან ვარსკვლავური სინათლით განათებული გალაქტიკები.

აღარ იქნებიან შავი ხვრელები, თუ მათი აორთქლება მართლაც ბოლომდე მიმდინარეობს.

ენერგია სულ უფრო ფართოდ და თანაბრად იქნება განაწილებული.

სამყარო კი გაფართოებას გააგრძელებს, თუ ბნელი ენერგიის დღევანდელი ქცევა მომავალშიც დაახლოებით იგივე დარჩება.

სახელი დრამატულად ჟღერს.

Heat Death, ანუ თერმული სიკვდილი.

მაგრამ ეს არ ნიშნავს, რომ ერთ დღეს მთელი სამყარო უცებ მოკვდება.

არც იმას ნიშნავს, რომ ყველაფერი უბრალოდ გაიყინება.

იდეა უფრო ღრმაა.

იმისთვის, რომ სამყაროში რთული პროცესები მიმდინარეობდეს, საჭიროა ენერგიის განსხვავებები.

მაგალითად, დედამიწაზე სიცოცხლე დიდწილად იმიტომ არის შესაძლებელი, რომ მზიდან ენერგიას ვიღებთ და გარემოში სითბოს ვაბრუნებთ.

ვარსკვლავებიც იმიტომ ანათებენ, რომ მათ შიგნით არსებული ფიზიკური პირობები ენერგიის გარდაქმნის საშუალებას იძლევა.

მაგრამ თუ წარმოუდგენლად შორეულ მომავალში ენერგია სულ უფრო თანაბრად განაწილდება, ასეთი განსხვავებებიდან სასარგებლო სამუშაოს მიღება სულ უფრო რთული გახდება.

აქ გვჭირდება კიდევ ერთი სიტყვა:

მარტივად რომ ვთქვათ, ენტროპია დაკავშირებულია იმასთან, თუ რამდენად ბევრი მიკროსკოპული გზით შეიძლება სისტემის ერთი და იგივე მაკროსკოპული მდგომარეობა არსებობდეს და რამდენად ხელმისაწვდომია ენერგია მოწესრიგებული პროცესების შესასრულებლად.

თერმოდინამიკის მეორე კანონის მიხედვით, დახურულ სისტემაში ენტროპიის ზრდის ტენდენცია არსებობს.

კოსმოლოგიურ კონტექსტში თერმული სიკვდილის იდეა გულისხმობს მდგომარეობას, სადაც თავისუფალი ენერგიის სასარგებლო განსხვავებები იმდენად შემცირებულია, რომ რთული პროცესების გაგრძელების შესაძლებლობა უკიდურესად შეზღუდულია.

ეს არის მთავარი განსხვავება.

თერმული სიკვდილი სამყაროს გაქრობას არ ნიშნავს.

სივრცე შეიძლება კვლავ არსებობდეს.

დრო შეიძლება კვლავ გადიოდეს.

ნაწილაკებიც შეიძლება არსებობდნენ.

მაგრამ, აღარ იყვნენ ვარსკვლავები, პლანეტური სისტემების ჩვეულებრივი ევოლუცია და ენერგიის დიდი განსხვავებები, რომლებიც რთულ პროცესებს კვებავს.

კოსმოსი შეიძლება გადაიქცეს უზარმაზარ, უკიდურესად ცივ და სულ უფრო ცარიელ სივრცედ.

ჩვენი ისტორია ჯერ კიდევ რამდენიმე მნიშვნელოვან ვარაუდს ეყრდნობა.

ერთ-ერთი მათგანი პროტონის ბედია.

პროტონი ატომის ბირთვის ერთ-ერთი მთავარი შემადგენელი ნაწილაკია.

წყალბადის ჩვეულებრივი ბირთვი, ფაქტობრივად, ერთი პროტონია.

დღეს არ ვიცით, არის თუ არა პროტონი აბსოლუტურად სტაბილური.

ზოგი თეორია ვარაუდობს, რომ წარმოუდგენლად დიდი დროის შემდეგ პროტონი შეიძლება სხვა ნაწილაკებად დაიშალოს.

ფიზიკოსები პროტონის დაშლას ათწლეულებია ეძებენ.

მაგრამ ის ჯერ არ დაუფიქსირებიათ.

თუ პროტონი იშლება, მაშინ უკიდურესად შორეულ მომავალში ჩვეულებრივი მატერიის ნარჩენებიც თანდათან გაქრება და უფრო მსუბუქ ნაწილაკებად და გამოსხივებად გარდაიქმნება.

თუ პროტონი არ იშლება, მომავალი შეიძლება კიდევ უფრო უცნაური გახდეს.

ზოგი ვარსკვლავური ნარჩენი წარმოუდგენლად დიდ ხანს დარჩება.

ამიტომ, სამყაროს ყველაზე შორეული მომავალი უკვე ის სფეროა, სადაც მყარად დადგენილ ფიზიკასა და მოდელებზე დამოკიდებულ პროგნოზებს ერთმანეთისგან აუცილებლად უნდა ვარჩევდეთ.

არა.

და სწორედ აქ ხდება ამბავი კიდევ უფრო საინტერესო.

თერმული სიკვდილი სამყაროს მომავლის ერთ-ერთი მთავარი სცენარია, განსაკუთრებით მაშინ, თუ კოსმოსური გაფართოება გაგრძელდება დაახლოებით ისე, როგორც თანამედროვე დაკვირვებები გვიჩვენებენ.

მაგრამ, ჩვენ ჯერ ბოლომდე არ ვიცით, რა არის ბნელი ენერგია.

ბნელი ენერგია არის სახელწოდება, რომელსაც სამყაროს გაფართოების აჩქარებასთან დაკავშირებულ უცნობ ფიზიკურ კომპონენტს ვაძლევთ.

თუ მისი ბუნება მომავალში განსხვავებული აღმოჩნდა, სამყაროს საბოლოო ბედიც შეიძლება შეიცვალოს.

არსებობს, მაგალითად, ჰიპოთეტური სცენარი, რომელსაც Big Rip, ანუ „დიდი გახლეჩა“ ეწოდება.

ასეთ სცენარში გაფართოების აჩქარება მომავალში იმდენად ძლიერდება, რომ საბოლოოდ ჯერ გალაქტიკები, შემდეგ უფრო მცირე გრავიტაციული სისტემები და უკიდურეს შემთხვევაში თვით მატერიის სტრუქტურებიც შეიძლება დაიშალოს.

არსებობს კიდევ უფრო უცნაური შესაძლებლობა:

თუ ჩვენი სამყაროს დღევანდელი ვაკუუმური მდგომარეობა აბსოლუტურად სტაბილური არ არის, თეორიულად შესაძლებელია გადასვლა სხვა, უფრო სტაბილურ მდგომარეობაში.

ასეთი მოვლენა სრულიად შეცვლიდა სურათს.

მაგრამ აქაც იგივე გაფრთხილებაა საჭირო:

ჩვენ არ გვაქვს მტკიცებულება, რომ ასეთი მოვლენა აუცილებლად მოხდება.

ამ კითხვაზე ერთი წინადადებით პასუხის გაცემა ჯერ შეუძლებელია.

მაგრამ შეგვიძლია ერთმანეთისგან მკაფიოდ გავმიჯნოთ ის, რაც საკმაოდ კარგად ვიცით და ის, რაც ჯერ ღია კითხვად რჩება.

სამყაროს მომავალზე ფიქრისას შეიძლება ყველაზე უცნაური არა მისი სიბნელე, არამედ ჩვენი დღევანდელი ეპოქა აღმოჩნდეს.

ჩვენ ვცხოვრობთ იმ დროში, როდესაც ვარსკვლავები ჯერ კიდევ ანათებენ.

გალაქტიკები ჯერ კიდევ სავსეა სინათლით.

ახალი ვარსკვლავები ჯერ კიდევ იბადებიან.

არსებობენ პლანეტები, რომლებზეც ენერგიის მდიდარი წყაროები შეიძლება არსებობდეს.

და რაც განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია, ჩვენ შეგვიძლია შორეულ სამყაროს დავაკვირდეთ.

თუ აჩქარებული გაფართოება გაგრძელდება, ძალიან შორეულ მომავალში ჩვენი გრავიტაციულად შეკრული კოსმოსური გარემოს მიღმა არსებული გალაქტიკები იმდენად დაშორდებიან, რომ მათი სინათლე მომავალ დამკვირვებლამდე ვეღარ მიაღწევს.

შორეული კოსმოსი თანდათან გაქრება ხილული ციდან.

ოდესღაც უკანასკნელი ჩვეულებრივი ვარსკვლავიც ჩაქრება.

მაგრამ ეს უკანასკნელი სინათლე არ იქნება.

დიდ ხანს დარჩება გაცივებული ვარსკვლავური ნარჩენების სუსტი გამოსხივება.

შესაძლოა მოხდეს ნაწილაკების იშვიათი ურთიერთქმედებები.

თუ შავი ხვრელები ჰოკინგის გამოსხივებით აორთქლდებიან, ისინიც ენერგიას გამოყოფენ.

და წარმოუდგენლად შორეულ მომავალშიც შეიძლება არსებობდეს ძალიან დაბალი ენერგიის გამოსხივება.

ამიტომ „უკანასკნელი სინათლის ჩაქრობა“ ერთი კონკრეტული კოსმოსური ჩამრთველის გამორთვას არ ჰგავს.

სამყარო უფრო ჰგავს ცეცხლს, რომელიც თანდათან სუსტდება.

და ალბათ ყველაზე საოცარი სწორედ ესაა: