Вселенная постоянно меняется, но есть одна примечательная тенденция: она становится все прохладнее. Это явление вызвало обширные исследования и дискуссии среди ученых.
От горячего начала Большого взрыва до сегодняшней холодной пустоты температура Вселенной упала с чрезвычайно высоких температур до сегодняшнего холодного фонового излучения, близкого к абсолютному нулю.
Итак, что именно заставляет Вселенную охлаждаться? Что эта тенденция означает для будущего Вселенной?
Температурные изменения Вселенной после Большого взрыва
В момент, когда произошел Большой взрыв, температура всей Вселенной была чрезвычайно высокой, достигая триллионов градусов Цельсия.
При таких высоких температурах материя существует в виде плазмы, где фотоны и частицы сталкиваются друг с другом, поглощая и выделяя энергию.
Со временем Вселенная начала расширяться, ее температура постепенно падала, а материя медленно конденсировалась в галактики, звезды и планеты, которые мы видим сегодня.
Примерно через 380 000 лет после Большого взрыва температура понизилась настолько, что фотоны, образовавшиеся в этот период, существуют до сих пор и называются «космическим микроволновым фоновым излучением», а их температура в настоящее время составляет около 2,7 Кельвина.
Расширение Вселенной является одной из основных причин ее охлаждения. Общая теория относительности Эйнштейна утверждает, что само пространство со временем расширяется, а это означает, что любая тепловая энергия разбавляется.
Следовательно, по мере того как Вселенная продолжает расширяться, тепло рассеивается в большем пространстве, и температура естественным образом снижается.
Подумайте об этом явлении как о процессе надувания воздушного шара: температура воздуха внутри воздушного шара постепенно снижается по мере увеличения его объема.
Падение температуры из-за угасания звезд
Помимо расширения, с жизненным циклом звезд тесно связано и охлаждение Вселенной. Звезды выделяют энергию посредством ядерного синтеза, но когда звезда достигает конца своей жизни, она больше не будет производить энергию и станет белым карликом, черной дырой или нейтронной звездой.
Поскольку звезды во Вселенной стареют и перестают гореть, в космос выделяется меньше энергии. Это означает, что во Вселенной станет меньше активных источников энергии, и общая температура будет падать дальше.
Состояние тепловой смерти
Согласно современным космологическим теориям, Вселенная будет продолжать расширяться и становиться все холоднее.
Эта тенденция в конечном итоге приведет к состоянию «тепловой смерти» — моменту, когда во Вселенной больше не будет достаточно тепловой энергии для поддержания любой формы материального движения и жизни.
В состоянии тепловой смерти все звезды погаснут, и Вселенная погрузится в крайнюю холодность. Хотя этот процесс может занять триллионы лет, он рисует картину чрезвычайно холодного и темного космического будущего.
Чем помогает ученым изучение температуры Вселенной?
Однако охлаждение Вселенной не означает, что ее конец неминуем. Фактически, ученые используют это явление, чтобы углубить свое понимание истории Вселенной.
Изучая различные космические температуры, астрономы смогут проследить различные стадии после Большого взрыва и получить ключевую информацию о структуре ранней Вселенной посредством наблюдений за космическим микроволновым фоновым излучением.
Эти исследования помогают нам лучше понять, как Вселенная превратилась из горячего огненного шара в огромное и холодное пространство, каким оно является сегодня.
Кроме того, постепенное охлаждение Вселенной также дает нам ключ к исследованию темной материи и темной энергии.
Хотя эти загадочные массы материи и энергии составляют большую часть Вселенной, их свойства и роль до сих пор до конца не изучены. Ученые полагают, что охлаждение Вселенной тесно связано с наличием темной энергии, которая может быть ответственна за ускорение расширения Вселенной.
В конце
В целом охлаждение Вселенной естественно и неизбежно. Это связано не только с расширением космоса, но и связано с завершением жизненного цикла звезды и постепенным разбавлением энергии во Вселенной.
Хотя мы не можем изменить ход эволюции Вселенной, наблюдая за этими изменениями, мы можем получить представление о ее прошлом, настоящем и будущем. Изменения температуры во Вселенной позволяют нам увидеть следы жизни в этом огромном пространстве, а также напоминают нам о нашем уникальном положении во Вселенной.
