5 מחזורי החיים של היקום: באיזה שלב אנו חיים?

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

כל יצור חי על הפלנטה שלנו נולד, מתבגר, מזדקן ולבסוף מת. כל החוקים הללו חלים גם מחוץ לכדור הארץ - גם כוכבים, מערכות שמש וגלקסיות מתאבדים עם הזמן.

ההבדל קיים רק בזמן - מה שעבורך ולי נראה כמו נצח, בסטנדרטים של היקום, הוא שטות גמורה. אבל מה עם היקום עצמו? כידוע, היא נולדה אחרי המפץ הגדול לפני 13, 8 מיליארד שנים, אבל מה קורה לה עכשיו? מהו מחזור החיים של היקום עצמו ומדוע מבחינים החוקרים בחמישה שלבי התפתחותו?

חמש מאות שנים של היקום

אסטרונומים מאמינים שחמישה שלבי אבולוציה הם דרך נוחה לייצג את החיים הארוכים להפליא של היקום. מסכים, בתקופה שבה אנו מכירים רק 5% מהיקום הגלוי (95% הנותרים תפוסים על ידי חומר אפל מסתורי, שקיומו טרם הוכח), די קשה לשפוט את התפתחותו. אף על פי כן, חוקרים מנסים להבין את העבר וההווה של היקום על ידי שילוב הישגי המדע והמחשבה האנושית של שתי המאות האחרונות.

אם התמזל מזלכם למצוא את עצמכם מתחת לשמים בהירים במקום חשוך בלילה ללא ירח, אז כשאתם מרימים את עיניכם, מחכה לכם נוף חלל מרהיב. עם משקפת רגילה, אתה יכול לראות קו רקיע מדהים של כוכבים וכתמי אור החופפים. אור מכוכבים אלה מגיע לכוכב הלכת שלנו תוך התגברות על מרחקים קוסמיים עצומים ועושה את דרכו אל עינינו במרחב-זמן. זהו היקום של העידן הקוסמולוגי בו אנו חיים. זה נקרא עידן הכוכבים, אבל יש ארבעה אחרים.

ישנן דרכים רבות לראות ולדון בעבר, בהווה ובעתיד של היקום, אך אחת מהן משכה את תשומת לבם של אסטרונומים יותר מאחרים. הספר הראשון על חמש מאות שנים של היקום יצא לאור ב-1999, בשם "חמשת העידנים של היקום: בתוך הפיזיקה של הנצח". (עודכן לאחרונה ב-2013). מחברי הספר, פרד אדמס וגרגורי לאגלין, נתנו כותרת לכל אחת מחמש המאות:

• עידן פרימיטיבי
• עידן כוכבים
• עידן ניווני
• עידן החורים השחורים
• עידן אפל

יש לציין שלא כל המדענים תומכים בתיאוריה זו. אף על פי כן, אסטרונומים רבים מוצאים בחלוקה של חמשת השלבים דרך שימושית לדון בפרק זמן כה גדול בצורה יוצאת דופן.

עידן פרימיטיבי

העידן הפרימיטיבי של היקום החל שנייה אחרי המפץ הגדול. בתקופת הזמן הראשונה, הקטנה ביותר, עדיין לא היו קיימים מרחב-זמן וחוקי הפיזיקה, כפי שסבורים החוקרים. המרווח המוזר והבלתי מובן הזה נקרא עידן פלאנק, מאמינים שהוא נמשך 1044 שניות. חשוב גם לקחת בחשבון שרבות מההנחות לגבי עידן פלאנק מבוססות על הכלאה של תורת היחסות הכללית ותיאוריות הקוונטים, המכונה תורת הכבידה הקוונטית.

בשנייה הראשונה לאחר המפץ הגדול החלה האינפלציה - התפשטות מהירה להפליא של היקום. לאחר מספר דקות, הפלזמה החלה להתקרר, וחלקיקים תת-אטומיים החלו להיווצר ולהיצמד זה לזה. 20 דקות לאחר המפץ הגדול - ביקום תרמו-גרעיני חם במיוחד - החלו להיווצר אטומים. הקירור נמשך בקצב מהיר עד ש-75% מימן ו-25% הליום נותרו ביקום, מה שדומה למה שקורה היום על השמש. כ-380,000 שנים לאחר המפץ הגדול, היקום התקרר מספיק כדי ליצור את האטומים היציבים הראשונים וליצור קרינת רקע מיקרוגל קוסמית, שאסטרונומים מכנים את קרינת הרקע של המיקרוגל הקוסמית.

עידן כוכבים

אני ואתה חיים בעידן כוכבים - בזמן הזה, רוב החומר שקיים ביקום לובש צורה של כוכבים וגלקסיות. הכוכבים הראשונים ביקום – לאחרונה סיפרנו לכם על גילויו – היו ענקיים וסיימו את חייהם בצורת סופרנובות, מה שהוביל להיווצרותם של כוכבים רבים אחרים וקטנים יותר. מונעים על ידי כוח הכבידה, הם התקרבו זה לזה כדי ליצור גלקסיות.

אחת האקסיומות של עידן הכוכבים היא שככל שהכוכב גדול יותר, כך הוא שורף מהר יותר את האנרגיה שלו ואז מת, בדרך כלל תוך כמה מיליוני שנים בלבד. כוכבים קטנים יותר שצורכים אנרגיה יותר לאט נשארים פעילים יותר זמן. מדענים צופים שגלקסיית שביל החלב שלנו, למשל, תתנגש ותתמזג עם גלקסיית אנדרומדה השכנה בעוד כ-4 מיליארד שנים ויווצר גלקסיית חדשה. אגב, מערכת השמש שלנו יכולה לשרוד את המיזוג הזה, אבל ייתכן שהשמש תמות הרבה יותר מוקדם.

עידן הניוון

אחריו מגיע עידן הניוון (התנוונות), שיתחיל כ-1 קונטיליון שנה לאחר המפץ הגדול ויימשך עד 1 תריסיליון אחריו. במהלך תקופה זו, כל שרידי הכוכבים הנראים כיום ישלטו ביקום. למעשה, החלל מלא במקורות אור עמומים: ננסים לבנים, ננסים חומים וכוכבי נויטרונים. הכוכבים האלה הרבה יותר קרים ופולטים פחות אור. כך, בעידן של ניוון, היקום יהיה משולל אור בספקטרום הנראה.

בעידן זה, גמדים חומים קטנים יחזיקו ברוב המימן הזמין, וחורים שחורים יגדלו, יגדלו ויגדלו, וניזונים משרידי כוכבים. כאשר אין מספיק מימן בסביבה, היקום יהפוך עמום וקר יותר עם הזמן. אז הפרוטונים שהיו קיימים מתחילת היקום יתחילו למות, וימיסו חומר. כתוצאה מכך, רוב החלקיקים התת-אטומיים, קרינת הוקינג והחורים השחורים יישארו ביקום.

קרינת הוקינג היא תהליך היפותטי של פליטה על ידי חור שחור של חלקיקים יסודיים שונים, בעיקר פוטונים; על שמו של הפיזיקאי התיאורטי הבריטי סטיבן הוקינג.

עידן החורים השחורים

במשך תקופה משמעותית של זמן, חורים שחורים ישלטו ביקום, וימשכו שאריות של מסה ואנרגיה. עם זאת, הם בסופו של דבר יתאדו, אם כי לאט מאוד.

מחברי הספר מאמינים, לפי Big Think, שכאשר החורים השחורים יתנדפו סוף סוף, יהיה הבזק קטן של אור - האנרגיה היחידה שנותרה ביקום. בשלב זה, היקום יהיה כמעט היסטוריה, ומכיל רק חלקיקים תת-אטומיים ופוטונים בעלי אנרגיה נמוכה, חלשים מאוד.

עידן אפל

בסופו של דבר, אלקטרונים ופוזיטרונים הנסחפים בחלל יתנגשו זה בזה, ולעתים יוצרים אטומי פרויטרוניום. מבנים אלה אינם יציבים, אולם חלקיקים המרכיבים אותם יושמדו בסופו של דבר. הרס נוסף של חלקיקים אחרים בעלי אנרגיה נמוכה תימשך, אם כי באיטיות רבה. אבל הלילה הביטו אל שמי הלילה המלאים בכוכבים ואל תדאגו לכלום - הם לא ילכו לשום מקום במשך זמן רב מאוד, והבנתנו את היקום והזמן עשויה להשתנות בעתיד.