مصير كون يتمدد: الفرق بين النسختين

[نسخة منشورة][نسخة منشورة]
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
ط بوت: صيانة وسوم HTML غير صالحة
ط بوت: صيانة وسوم HTML غير صالحة
سطر 10:
ومن المتوقع أن تنشأ نجوما جديدة لمدة 1{{*10^|12}} إلى 1{{*10^|14}} من السنين، ذلك لأن الغاز الأولي الذي تتكون منه النجوم سيكون قد استهلك. وعندما ينطفئ الجيل الأخير من النجوم بسبب استهلاك وقودها فسوف تكف عن اصدار ضوء.
 
وبحسب نظريات تفترض [[تحلل البروتون]] فسوف تحتفي بقايا النجوم أيضا، تاركة [[ثقب أسود|الثقوب السوداء]] وحدها ن ولكن تلك الأخيرة سوف تتبخر هي الأخرى عن طريق اصدارها [[إشعاع هوكينغ]].</ref name=dying/><sup>,&nbsp;§IV.</sup>
وأخيرا حينما يصل الكون إلى درجة حرارة متساوية في كل مكان، فلن يوجد [[شغل]] حركي مؤديا إلى فناء حراري للكون.</ref name=dying/><sup>,&nbsp;§VID.</sup>
 
== عن علم الفلك ==
سطر 19:
وتستنبط مشاهدات إشعاع الخلفية الكونية التي تجريها تجربة ويلكنسون الميكرونية أن الكون منبسط ,انه توجد فيه قدرا كبيرا من الطاقة المظلمة.<ref name=wmap_5yr>[http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr3/pub_papers/fiveyear/basic_results/wmap5basic.pdf Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Data Processing, Sky Maps, and Basic Results], G. Hinshaw et al., ''The Astrophysical Journal Supplement Series'' (2008), submitted, {{arxiv|0803.0732}}, {{bibcode|2008arXiv0803.0732H}}.</ref>
 
وفي هذه لحالة فسوف يستمر تمدد الكون مع زيادة معدل تسريعه. وتؤيد مشاهدات [[مستعر أعظم|المستعرات العظمى]] البعيدة زيادة سرعة تمدد الكون.</ref name=calibrating/>
فإذا كان طبقا نموذج لامدا سي دي إم Lambda-CDM model لعلم الكون الفيزيائي أن الطاقة المظلمة هي نوع من الثابت الكوني، فقد يزداد تمدد الكون بمعدل دالة أسية طبيعية بحيث يتضاعف حجم الكون بمعدل ثابت.
 
سطر 40:
{{أنظر أيضا|Graphical timeline of the Stelliferous Era}}
 
يقدر عمر الكون في وقتنا الحالي بنحو 7و13 مليار سنة.</ref name=wmap_5yr/>
وتسمي تلك المرحلة مرحلة نشاة تكون النجوم Stelliferous Era. فقد تكون أول [[نجم]] نحو 155 مليون سنة بعد الانفجار العظيم. ومن ذلك الحين تنشأ النجوم عن طريق انكماش بؤرات زادت فيها كثافة غاز بارد من [[الهيدروجين]] و[[الهيليوم]]. وأنتج ذلك التقلص الناتج عن قوة [[الجاذبية]] نجوما أولية ساطعة ساخنة. وبعد تقلص النجم الابتدائي بقدر مناسب تصبح [[درجة حرارة]] قلبه عالية وكافية لابتداء [[اندماج نووي]] [[الهيدروجين|للهيدروجين]] وعندئذ يبدأ عمر النجم بمعناه المعهود.</ref name=fiveages/><sup>,&nbsp;pp.&nbsp;35–39.</sup>
 
وتستهلك النجوم الصغيرة كل ما فيها من الهيدروجين وتحوله إلى [[هيليوم]] حتى تصبح [[قزم أبيض|أقزاما بيضاء]] وهذا هو مصير نجوم [[النسق الأساسي]].<ref name=endms>The End of the Main Sequence, Gregory Laughlin, Peter Bodenheimer, and Fred C. Adams, ''The Astrophysical Journal'', '''482''' (June 10, 1997), pp. 420–432. {{bibcode|1997ApJ...482..420L}}. {{doi|10.1086/304125}}.</ref>
سطر 57:
:'' من 10<sup>11</sup> (100 مليار) إلى 10<sup>12</sup> (1 تريليون) سنة''
 
ترتبط مجموعة المجرات المحلية والتي من ضمنها مجرة [[درب التبانة]] ومجرة [[المرأة المسلسلة (مجرة)]] بقوى [[الجاذبية]]. ومن المتوقع أن بين 10<sup>11</sup> (100 مليار) و 10<sup>12</sup> (1 تريليون) سنة من الآن أن أفلاكها سوف تتضاءل وأن تجتمع المجموعة المحلية بأكملها في مجرة عظمى واحدة.</ref name=dying/><sup>,&nbsp;§IIIA.</sup>
 
==== اختفاء المجرات خارج تجمع المجرات المحلية الكبير ====
سطر 67:
:''من 10<sup>14</sup> (100 تريليون) إلى 10<sup>40</sup> سنة''
 
بعد 10<sup>14</sup> (100 تريليون) سنة من الآن سينتهي تكوّن النجوم وتتبقى الأجرام السماوية في هيئة نجوم خامدة. وتعرف تلك المرحلة بمرحلة التحلل حيث تتحلل خلالها بقايا النجوم نهائيا.</ref name=dying/><sup>, §&nbsp;III–IV.</sup>
 
==== تكوّن النجوم يتوقف ====
سطر 73:
 
يعتقد أنه بعد نحو 10<sup>14</sup> (100 تريليون) سنة من الآن سوف يتوقف تكون نجوم جديدة. وتستهلك النجوم الصغيرة الكتلة ما لديها من وقود خلال عمر نجمي طويل. وطبقا لذلك فإن النجوم المعمرة ستكون نجوما صغيرة، تبلغ كتلتها نحو 08و0 من [[كتلة]] [[الشمس]] والتي يبلغ عمرها نحو 10<sup>13</sup> (10 تريليون) سنة.<ref name=low_mass_lifetime>Adams & Laughlin (1997), §IIA and Figure&nbsp;1.</ref>
وهذا هو العمر الذي تبلغه النجوم تقريبا. فمبجرد أن ينتهي تكون نجوم جديدة وأن يستهلك نجم من نجوم [[قزم أحمر|الأقزام الحمر]] ما بقي فيه من وقود فيتوقف [[اندماج نووي|الاندماج النووي]] ويبرد النجم ويتحول إلى [[قزم أبيض]].</ref name=endms/>
وتتبقى أجرام تبلغ كتلتها كتلة الكواكب الكبيرة وتصبح [[قزم بني|أقزاما بنية]]، تبلغ كتلتها أقل من 08و0 من كتلة الشمس، وأجراما خاملة وأقزاما بيضاء، ناتجة عن نجوم كانت كتلتها الابتدائية بين 08و0 و 8 أضعاف كتلة الشمس، و[[نجم نيوتروني|ونجوم نيوترونية]] و[[ثقوب سوداء]] نتجت من نجوم كان أصل كتلتها أكثر من 8 أضعاف [[كتلة]] [[الشمس]].
 
ومن المتوقع ان تكون 90% من تلك البقايا من نوع [[قزم أبيض|الأقزام البيضاء]]. ومع اختفاء مصادر الطاقة فسوف تبرد جميع تلك الأجرام ويضعف ضوؤها.
 
ويصبح الكون مظلما بعد نهاية الاندماج النووي. ولكن قد يصدر بعض الضوء في الكون مثلا عندما يجتمع قزم أبيض من الكربون مع قزم أبيض من الأكسجين حينما تتعدى كتلهما المجتمعة 4و1 من كتلة الشمس. فسوف يجري الجرم المتكون منهما تفاعلات الاندماج النووي وينتج عنه [[مستعر أعظم]] من نوع Ia supernova ويضيئ المرحلة المظلمة لمدة عدة أسابيع.</ref name=dying/><sup>&nbsp;§IIIC;</sup><ref>[http://spiff.rit.edu/classes/phys240/lectures/future/future.html The Future of the Universe], M. Richmond, lecture notes, "Physics 240", [[معهد روشيستر للتكنولوجيا]]. Accessed on line July 8, 2008.</ref>
 
وإذا لم تزيد الكتلة الكلية عن كتلة شاندراسيخار ولكنها أكبر من الكتلة الصغرى لتفاعل الاندماج الكربوني (نحو 9و0 من كتلة الشمس) فقد يتكون نجم كربوني قد يبلغ عمره 1 مليون سنة.</ref name=fiveages/><sup>,&nbsp;p.&nbsp;91</sup>
كذلك إذا اصتدم قزمان أبيضان من الهيليوم وتبلغ كتلتهما معا 3و0 من كتلة الشمس فقد يتكون نجم من الهيليوم وهذا يعمر عدة ملايين من السنين.</ref name=fiveages/><sup>,&nbsp;p.&nbsp;91</sup>
 
وأخيرا إذا اصتدمت أقزام بنية مع بعضها البعض وتكون منها قزم أحمر فقد يعمر القزم الأحمر 10 تريليون سنة.</ref name=dying/><sup>&nbsp;§IIIC.</sup></ref name=low_mass_lifetime/>
 
==== تقارب النجوم وسقوط الكواكب ====
سطر 89:
: بعد ''10<sup>15</sup> سنة''
 
مع مرور الزمن تتحلل أفلاك الكواكب بسبب موجات جاذبية وتتطاير كواكب أخرى من أفلاكها بسبب اختلال في الجاذبية ناتج عن تقابل بقايا نجومية.</ref name=dying/><sup>,&nbsp;§IIIF,&nbsp;Table I.</sup>
 
==== بقايا النجوم تفلت من المجرات أو تسقط في أحد الثقوب السوداء ====
سطر 99:
وفي حالة الاقتراب شديد بين قزمين بنيين أو أجرام بقايا فإن البقايا قليلة الكتلة تكتسب تسريع بينما تبطأ حركة الأجرام الكبيرة.<ref name=fiveages>''[[The Five Ages of the Universe]]'', Fred Adams and Greg Laughlin, New York: The Free Press, 1999, ISBN 0-684-85422-8.</ref><sup>,&nbsp;pp.&nbsp;85–87</sup>
 
وبسبب التراخي الحركي فسوف تكتسب بعض البقايا طاقة حركة تكفي لكي تغادر تلك البقايا المجرة التي تتبعها تاركة ورائها مجرة أقل كثافة بالأجرام. ويشتد تقابل بقايا النجوم كلما كانت مجرة من المجرات مليئة بالنجوم. والنتيجة النهائية لذلك أن تفلت معظم البقايا من مجراتها بينما ينهار جزءا صغيرا منها (ربما 1% إلى 15%) على [[ثقب أسود|الثقب الأسود]] البالغ الكبر الموجود في مركز مجرة.</ref name=dying/><sup>,&nbsp;§IIIAD;</sup></ref name=fiveages/><sup>,&nbsp;pp.&nbsp;85–87</sup>
 
[[ملف:BlackHole.jpg|thumb|left|245px|عندما تتحلل البروتونات فمن المفترض أن تتبقى الثقوب السوداء العظيمة الكتلة، ولكنها هي الأخرى من المفترض أن تتبخر إلى فوتونات.]]
سطر 107:
 
يعتمد تطور الكون بعد ذلك على الوجود الفعلي [[تحلل البروتون|لتحلل البروتون]] ومعدله. وتبين التجارب أنه لو افترض وأن البروتون يتحلل فإن [[عمر النصف]] لتحلله يبلغ 10<sup>34</sup> سنة على الأقل.<ref>G Senjanovic ''Proton decay and grand unification'', Dec 2009</ref>
وإذا كانت [[نظرية التوحيد الكبرى]] صحيحة فتوجد مؤشرات لأن يكون [[نصف العمر]] للبروتون أقل من 10<sup>41</sup> سنة.</ref name=dying/><sup>,&nbsp;§IVA.</sup>
ومن المتوقع أن [[النيوترون]]ات المربوطة في [[نواة ذرة|أنوية]] [[ذرة|الذرات]] سوف تتحلل هي الأخرى بنصف عمر مقارب لعمر النصف للبروتون.<ref name=dying>A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects, Fred C. Adams and Gregory Laughlin, ''Reviews of Modern Physics'' '''69''', #2 (April 1997), pp. 337–372. {{bibcode|1997RvMP...69..337A}}. {{doi|10.1103/RevModPhys.69.337}} {{arxiv|astro-ph|9701131}}.</ref><sup>,&nbsp;§IVA</sup>
 
سطر 124:
 
بعد 10<sup>40</sup>&nbsp;سنة سيغلب وجود [[ثقب أسود|الثقوب السوداء]] في الكون. وسوف تتبخر تلك الأخرى عن طريق [[إشعاع هوكينغ]].
.</ref name=dying/><sup>,&nbsp;§IVG.</sup>
 
وسيوف يختفي مثلا ثقب أسود بكتلة معادلة لكتلة الشمس خلال
سطر 132:
فيشع الثقب الأسود [[ضوء]]ا خلال مرحلة سيادة الثقوب السوداء.
 
وخلال المراحل الأخيرة من عملية التبخر فسوف يُصدر [[ثقب أسود|الثقب الأسود]] [[جسيم أولي|جسيمات]] ذات كتلة مثل البروتونات و[[نقيض البروتون]]ات و[[الإلكترون]]ات و[[بوزيترون|البوزيترونات]] إلى جانب الجسيمات التي ليست لها كتلة (فوتونات وجرافيتونات).</ref name=fiveages/><sup>,&nbsp;pp.&nbsp;148–150.</sup> </span id="Dark Era">
 
==== حالة عدم تحلل البروتون ====
 
في حالة عدم تحلل البروتون كما وصفناه أعلاه فسوف تستمر مرحلة التحلل مدة أطول وتلحق بمرحلة سيادة الثقوب السوداء. وخلال زمن يقد بنحو 10<sup>65</sup> سنة فمن المفترض أن المواد المتصلبة والصخور ستعيد تنظيم [[ذرة|الذارات]] و[[جزيئ|الجزيئات]] فيها عن طريق [[نفق كمومي|الأنفاق الكمومية]] بطريقة مشابهة للسوائل ولكن بمعدل منخفض.</ref name=twoe/>
ولكن من المفترض أن يتحلل [[البروتون]] مثلا عن طريق تفاعل يشابه الثقب الأسود التخيلي وذلك ب [[عمر النصف]] أقل من 10<sup>200</sup> سنة.</ref name=dying/><sup>,&nbsp;§IVF</sup>
 
=== المرحلة المظلمة ===
سطر 146:
بعد تبخر جميع الثقوب السوداء (وبعد تحلل جميع المادة المكونة من البروتونات في حالة عدم استقرار البروتونات) فسيكون الكون فارغا. وستطاير فوتونات ونيورينوات وإلكترونات وبوزيترومات من مكان لآخر من دون أن تصتدم ببعضها البعض.
 
وعند تلك المرحلة والتي تتميز بتلك البقايا المادية المتخلخلة فيكون كل نشاط للكون قد خمد بالمقارنة بالمراحل السابقة، وتكون الطاقة فيه قليلة جدا والزمن طويل جدا. فقد تتقابل إلكترونات وبوزيترونات وقد ينشأ منها ذرات [[بوزيترونيوم]]. ولكن تلك الهياكل ليست مستقرة، ولا بد أن مكوناتها من إلكترون وبوزيترون أن تفني بعضها الآخر.</ref name=dying/><sup>,&nbsp;§VF3.</sup>
كما من الممكن أن تحدث عمليات إفناء أخرى ولكن بمعدل أقل.
 
ويصبح الكون في حالة قليلة الطاقة وما يجري بعد ذلك فهو من فرض الخيال، فقد يحدث النهيار العظيم في زمن تالي في المستقبل. أو قد يمر الكون بمرحلة انتفاخ ثانية أو بافتراض أن حالة الفراغ الحالي هي فراغ زائف فقد يتحلل الفراغ أيضا إلى حالة طاقة أقل.</ref name=dying/><sup>,&nbsp;§VE.</sup>
وأخيرا فقد يستقر الكون على تلك الحالة إلى مالانهاية، ويقترب من [[الموت الحراري]] والذي يعني فناء الحرارة.</ref name=dying/><sup>,&nbsp;§VID.</sup>
 
== مستقبل بلا تحلل البروتون ==
سطر 159:
:'' بعد 10 <sup>1500</sup> سنة من الآن ''
 
بعد 10<sup>1500</sup> سنة من المفترض أن يحدث اندماج بارد عن طريق الأنفاق الكمومية التي تؤدي إلى اندماج أنوية الذرات الخفيفة في أنوية [[الحديد]]-56 (أنظر نطائر [[الحديد]]). وسوف يؤدي انشطار العناصر الثقيلة وإصدار [[جسيمات ألفا]] أيضا إلى تكون الحديد، حتى تصبح كتلة النجم كلها من الحديد البارد وتسمى [[نجوم حديدية]].</ref name=twoe/>
 
=== انهيار النجوم الحديدية إلى ثقوب سوداء ===
سطر 168:
<math>10^{10^{26}}</math> سنة إلى <math>10^{10^{76}}</math> سنة. (لحساب تلك الأعداد أقرأ tetration.)
 
وقد تؤدي الأنفاق الكمومية أيضا إلى انهيار النجوم الحديدية لتكوين [[نجم نيوتروني|نجوم نيوترونية]] بعد نحو <math>10^{10^{76}}</math> سنة.</ref name=twoe/>
 
== رسم بياني للخط الزمني ==