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Ursprung und Entwicklung des Universums: die Urknalltheorie. Die Entwicklung des Universums, seine verschiedenen Modelle. Szenario für die Zukunft des Sonnensystems. Liste der verwendeten Literatur

Die Zukunft des Universums ist eine Frage, die im Rahmen der physikalischen Kosmologie betrachtet wird. Verschiedene wissenschaftliche Theorien haben viele mögliche Zukunftsoptionen vorhergesagt, darunter Meinungen sowohl über die Zerstörung als auch über das endlose Leben des Universums.

Nachdem die Theorie der Entstehung des Universums durch den Urknall und seiner anschließenden schnellen Expansion von den meisten Wissenschaftlern akzeptiert wurde, wurde die Zukunft des Universums zu einer Frage der Kosmologie, die je nach den physikalischen Eigenschaften des Universums aus unterschiedlichen Blickwinkeln betrachtet wurde: seine Masse und Energie, seine durchschnittliche Dichte und seine Expansionsrate.

Szenarien für die weitere Entwicklung

Evolution der Bruchkompression im Universum

Das Universum entwickelt sich heute weiter, während sich seine Teile weiterentwickeln. Der Zeitpunkt dieser Entwicklung unterscheidet sich für jeden Objekttyp um mehr als eine Größenordnung. Und wenn das Leben von Objekten einer Art endet, fängt für andere gerade erst alles an. Dies ermöglicht es uns, die Entwicklung des Universums in Epochen zu unterteilen. Die endgültige Form der Evolutionskette hängt jedoch von der Geschwindigkeit und Beschleunigung der Expansion ab: Bei einer gleichmäßigen oder nahezu gleichmäßigen Expansionsrate werden alle Evolutionsstufen abgeschlossen und alle Energiereserven erschöpft sein. Diese Entwicklungsmöglichkeit wird Hitzetod genannt.

Wenn die Geschwindigkeit weiter zunimmt, wird ab einem bestimmten Moment die Kraft, die das Universum ausdehnt, zunächst die Gravitationskräfte übertreffen, die Galaxien in Clustern halten. Dahinter werden sich Galaxien und Sternhaufen auflösen. Und schließlich werden die am engsten verbundenen Sternensysteme die letzten sein, die zerfallen. Nach einiger Zeit werden elektromagnetische Kräfte nicht mehr in der Lage sein, den Zerfall von Planeten und kleineren Objekten zu verhindern. Die Welt wird wieder in Form einzelner Atome existieren. Im nächsten Schritt werden auch einzelne Atome zerfallen. Es ist unmöglich, genau zu sagen, was darauf folgt: Zu diesem Zeitpunkt funktioniert die moderne Physik nicht mehr.

Das obige Szenario ist das Big Rip-Szenario.

Es gibt auch das umgekehrte Szenario – den Big Crunch. Wenn sich die Expansion des Universums verlangsamt, wird sie in Zukunft aufhören und die Kompression beginnt. Die Entwicklung und Erscheinung des Universums wird von kosmologischen Epochen bestimmt, bis sein Radius fünfmal kleiner wird als der moderne. Dann werden alle Haufen im Universum einen einzigen Megahaufen bilden, aber die Galaxien werden ihre Individualität nicht verlieren: In ihnen wird es immer noch zur Geburt von Sternen kommen, Supernovae werden aufflammen und möglicherweise wird sich biologisches Leben entwickeln. All dies wird ein Ende haben, wenn das Universum noch einmal um das 20-fache schrumpft und 100-mal kleiner wird als jetzt; In diesem Moment wird das Universum eine einzige riesige Galaxie sein.

Die Temperatur des Relikthintergrunds wird 274 K erreichen und das Eis auf terrestrischen Planeten beginnt zu schmelzen. Eine weitere Komprimierung wird dazu führen, dass die Strahlung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds sogar den zentralen Stern des Planetensystems verdunkelt und die letzten Triebe des Lebens auf den Planeten ausbrennt. Und bald darauf werden die Sterne und Planeten selbst verdampfen oder in Stücke gerissen werden. Der Zustand des Universums wird dem Zustand in den ersten Augenblicken seiner Entstehung ähneln. Die weiteren Ereignisse ähneln denen am Anfang, werden jedoch in umgekehrter Reihenfolge wiederholt: Atome zerfallen in Atomkerne und Elektronen, Strahlung beginnt zu dominieren, dann beginnen Atomkerne in Protonen und Neutronen zu zerfallen, dann zerfallen die Protonen und Neutronen selbst in einzelne Quarks findet eine große Vereinigung statt. In diesem Moment, wie auch im Moment des Urknalls, funktionieren die uns bekannten Gesetze der Physik nicht mehr und es ist unmöglich, das zukünftige Schicksal des Universums vorherzusagen.

Bundesamt für Bildung

Staatliche Bildungseinrichtung für höhere Berufsbildung „USTU-UPI, benannt nach dem ersten Präsidenten Russlands B.N. Jelzin“

Institut für Bildungsinformationstechnologien

Fakultät für Fernunterricht

Aufsatz

zum Thema: Entwicklung des Universums, seine verschiedenen Modelle

in der Disziplin: Konzepte der modernen Naturwissenschaft

Jekaterinburg

Einführung

Was ist das Universum, Erde, Mond, Sonne, Sterne? Wo ist der Anfang und wo ist das Ende des Universums, wie lange existiert es schon, woraus besteht es und wo liegen die Grenzen seines Wissens? Das Studium des Universums, und sei es nur des uns bekannten Teils davon, ist eine gewaltige Aufgabe. Es bedurfte der Arbeit vieler Generationen, um an die Informationen zu gelangen, über die moderne Wissenschaftler verfügen.

Das Problem der Entstehung des Universums beschäftigte die Menschen bereits vor dem Aufkommen der modernen Wissenschaft. Die Grundlage des Interesses ist der Wunsch, die Ursache aller Dinge zu ergründen. Die Bibel gibt beispielsweise sogar das genaue Datum der Erschaffung der Welt an – 5.000 Jahre vor Christus. Die historische Begründung für dieses Datum könnte sein, dass es ungefähr der letzten Eiszeit entspricht – 10.000 Jahre vor Christus. Im 5. Jahrhundert n. Chr. Wies der Autor der Christlichen Wissenschaft, der heilige Augustinus, darauf hin, dass der Begriff der Zeit vor der Entstehung des Universums bedeutungslos war, was überraschenderweise mit den Vorstellungen der modernen Wissenschaft übereinstimmt. Augustinus schrieb, dass Gott sowohl das Universum als auch die Zeit erschuf, es also keine Zeit vor der Geburt des Universums gab. Warum entstand das Universum dann zu einem bestimmten Zeitpunkt? Die alten Griechen: Platon und Aristoteles glaubten, dass die Welt unveränderlich ist und für immer existiert, aber nur manchmal passieren in ihr Katastrophen, die die Menschheit zurückwerfen.

Der Zweck dieser Arbeit besteht darin, verschiedene Modelle der Existenz und Entwicklung des Universums zu analysieren, einschließlich Szenarien für die Entwicklung des Sonnensystems, von dem unser Planet Erde ein integraler Bestandteil ist.

Kapitel 1. Zusammensetzung des Universums und seine Dimensionen

Der sichtbare Teil des Universums besteht aus Hunderten Milliarden Galaxien, und jede Galaxie enthält Dutzende Milliarden Sterne. Auf jeden Erdbewohner kommen eine Milliarde Sterne, was die Möglichkeiten des kleinen Prinzen Exupéry, der sich bescheiden mit nur einem Planeten begnügte, deutlich erweitert. Die Sterne im Universum sind in riesigen Sternensystemen, sogenannten Galaxien, organisiert. Aber das ist nur der sichtbare Teil des Universums.

Das Sternensystem, in dem sich unsere Sonne als gewöhnlicher Stern befindet, wird Milchstraße genannt. Die Anzahl der Sterne in der Galaxie beträgt etwa 1012 (Billionen). Die Milchstraße, ein helles, silbriges Sternenband, umgibt den gesamten Himmel und macht den größten Teil unserer Galaxie aus. Das Sonnensystem befindet sich nicht im Zentrum der Galaxie. Im Zentrum der Galaxie befindet sich ein Kern mit einem Durchmesser von 1000–2000 pc – ein riesiger, dichter Sternhaufen. Der Kern enthält viele Rote Riesen und kurzperiodische Cepheiden (große Sternhaufen).

Sterne der oberen Hauptreihe, insbesondere Überriesen und klassische Cepheiden, bilden die jüngere Population. Es befindet sich weiter vom Zentrum entfernt und bildet eine relativ dünne Schicht oder Scheibe. Unter den Sternen in dieser Scheibe gibt es staubige Materie und Gaswolken. Unterzwerge und Riesen bilden ein kugelförmiges System um den Kern und die Scheibe der Galaxie.

Die Wissenschaft kennt die Natur von nur 5 % der Materie, aus der das Universum besteht. Wir sehen diese 5 % (4 % gewöhnliche Materie – Planeten, Nebel usw., 1 % Sterne und Galaxien) um uns herum und bestehen selbst daraus. Der Rest ist ein großes Rätsel, nämlich 70 % dunkle Energie (eine kürzlich entdeckte Form der Antigravitation), 25 % dunkle Materie (unsichtbare Teilchen mit unbekannten Eigenschaften) und 5 % sichtbare Materie (siehe Abb. 1).

Die Masse unserer Galaxie wird mittlerweile auf unterschiedliche Weise geschätzt; sie beträgt etwa 2*1011 Sonnenmassen (die Masse der Sonne beträgt 2*1030 kg), wobei 1/1000 davon in interstellarem Gas und Staub enthalten ist. Die Masse der Andromeda-Galaxie ist nahezu gleich, während die Masse der Triangulum-Galaxie schätzungsweise 20-mal geringer ist. Der Durchmesser unserer Galaxie beträgt 100.000 Lichtjahre. Durch sorgfältige Arbeit hat der Moskauer Astronom V.V. Kukarin fand 1944 Hinweise auf die Spiralstruktur der Galaxie und es stellte sich heraus, dass wir im Raum zwischen zwei Spiralästen leben, der arm an Sternen ist. An manchen Stellen am Himmel kann man mit einem Teleskop und an manchen Stellen sogar mit bloßem Auge enge Gruppen von Sternen erkennen, die durch gegenseitige Schwerkraft verbunden sind, oder Sternhaufen.

Kapitel 2. Modelle der Entwicklung des Universums

Das Universum ist alles, was existiert. Von kleinsten Staubkörnchen und Atomen bis hin zu riesigen Materieansammlungen von Sternwelten und Sternsystemen. Daher wäre es kein Fehler zu sagen, dass jede Wissenschaft auf die eine oder andere Weise das Universum untersucht, oder genauer gesagt, den einen oder anderen seiner Aspekte. Die Chemie erforscht die Welt der Moleküle, die Physik erforscht die Welt der Atome und Elementarteilchen, die Biologie erforscht die Phänomene der belebten Natur. Aber es gibt eine wissenschaftliche Disziplin, deren Untersuchungsgegenstand das Universum selbst ist. Dabei handelt es sich um einen speziellen Zweig der Astronomie, die sogenannte Kosmologie. Kosmologie ist das Studium des Universums als Ganzes.

Mit der Entwicklung der Kybernetik in verschiedenen Bereichen der wissenschaftlichen Forschung sind Modellierungstechniken sehr beliebt geworden. Die Konstruktion verschiedener Modelle ist eine der wichtigen Möglichkeiten, die objektiv existierende Welt zu verstehen. Im Universum auftretende Objekte, Phänomene und Prozesse sind sehr komplex. Durch die Modellierung können wir die wichtigsten und charakteristischsten Merkmale dieser Prozesse hervorheben.

Mit der Entwicklung der Wissenschaft, die zunehmend die physikalischen Prozesse aufdeckt, die in der Welt um uns herum ablaufen, wandten sich die meisten Wissenschaftler allmählich materialistischen Vorstellungen über die Unendlichkeit des Universums zu. Dabei war die 1687 veröffentlichte Entdeckung des Gesetzes der universellen Gravitation durch I. Newton (1643 - 1727) von großer Bedeutung.

Eine der wichtigen Konsequenzen dieses Gesetzes war die Aussage, dass in einem endlichen Universum die gesamte Materie in einem begrenzten Zeitraum zu einem einzigen geschlossenen System zusammengezogen werden sollte, während in einem unendlichen Universum Materie unter dem Einfluss der Schwerkraft in bestimmten Mengen gesammelt wird begrenzte Volumina (nach damaligen Vorstellungen - in Sternen), die das Universum gleichmäßig füllen.

Die von A. Einstein (1879 - 1955) aufgestellte Allgemeine Relativitätstheorie ist für die Entwicklung moderner Vorstellungen über den Aufbau und die Entwicklung des Universums von großer Bedeutung. Es verallgemeinert Newtons Gravitationstheorie auf große Massen und Geschwindigkeiten, die mit der Lichtgeschwindigkeit vergleichbar sind. Tatsächlich ist in Galaxien eine kolossale Masse an Materie konzentriert, und die Geschwindigkeiten entfernter Galaxien und Quasare sind mit der Lichtgeschwindigkeit vergleichbar.

Eine der wesentlichen Konsequenzen der Allgemeinen Relativitätstheorie ist die Schlussfolgerung über die kontinuierliche Bewegung der Materie im Universum – die Nichtstationarität des Universums. Zu dieser Schlussfolgerung gelangte in den 20er Jahren unseres Jahrhunderts der sowjetische Mathematiker A.A. Friedman (1888 - 1925). Er zeigte, dass sich das Universum abhängig von der durchschnittlichen Dichte der Materie entweder ausdehnen oder zusammenziehen sollte. In Zukunft wird die Expansion des Universums durch Kompression ersetzt, und bei einer durchschnittlichen Dichte, die gleich oder kleiner als der kritische Wert ist, wird die Expansion nicht aufhören. Die letzten beiden Optionen wurden von Astrophysikern aktiv in Betracht gezogen und umfassten in den 80er Jahren die unvorstellbar schnelle Expansion des Universums (Inflation), die in den ersten Momenten des Urknalls stattfand.

Die Theorie von Alexander Friedman beschreibt im Gegensatz zu Einstein, der das Universum für stabil und unveränderlich hielt, das Modell seines Ursprungs und seiner Entwicklung am besten. Friedmans Ansichten legten den Grundstein für die weitere Untersuchung der im Universum ablaufenden Prozesse.

Mit dem Namen des amerikanischen Physikers G.A. ist eine grundlegend neue Etappe in der Entwicklung der modernen evolutionären Kosmologie verbunden. Gamow (1904-1968), dank dem das Konzept eines heißen Universums Eingang in die Wissenschaft fand. Nach seinem vorgeschlagenen Modell des „Anfangs“ des sich entwickelnden Universums bestand Lemaîtres „Primäratom“ aus hochkomprimierten Neutronen, deren Dichte einen monströsen Wert erreichte – ein Kubikzentimeter der Primärsubstanz wog eine Milliarde Tonnen. Als Folge der Explosion dieses „ersten Atoms“, so G.A. Gamow bildete einen vollständigen kosmologischen Kessel mit einer Temperatur von etwa drei Milliarden Grad, in dem die natürliche Synthese chemischer Elemente stattfand. Fragmente des Primäreies – einzelne Neutronen – zerfielen dann in Elektronen und Protonen, die sich wiederum mit nicht zerfallenen Neutronen verbanden, um die Kerne zukünftiger Atome zu bilden. All dies geschah in den ersten 30 Minuten nach dem Urknall.

Das heiße Modell war eine spezifische astrophysikalische Hypothese, die Möglichkeiten aufzeigte, ihre Konsequenzen experimentell zu überprüfen. Gamow sagte die gegenwärtige Existenz von Überresten der Wärmestrahlung aus dem ursprünglichen heißen Plasma voraus, und seine Mitarbeiter Dlfer und Hermann berechneten bereits 1948 ziemlich genau die Temperatur dieser Reststrahlung des heutigen Universums. Allerdings gelang es Gamow und seinen Mitarbeitern nicht, eine zufriedenstellende Erklärung für die natürliche Entstehung und Verbreitung schwerer chemischer Elemente im Universum zu liefern, was der Grund für die skeptische Haltung der Fachleute gegenüber seiner Theorie war. Wie sich herausstellte, konnte der vorgeschlagene Mechanismus der Kernfusion die derzeit beobachteten Mengen dieser Elemente nicht liefern.

Wissenschaftler begannen, nach anderen physikalischen Modellen des „Anfangs“ zu suchen. Im Jahr 1961 gründete der Akademiker Ya.B. Zeldovich stellte ein alternatives Kältemodell vor, nach dem das ursprüngliche Plasma aus einer Mischung kalter (mit einer Temperatur unter dem absoluten Nullpunkt) entarteter Teilchen – Protonen, Elektronen und Neutrinos – bestand. Drei Jahre später stellten die Astrophysiker I.D. Novikov und A.G. Doroshkevich führte eine vergleichende Analyse zweier gegensätzlicher Modelle kosmologischer Anfangsbedingungen – heiß und kalt – durch und zeigte den Weg zur experimentellen Überprüfung und Auswahl eines davon auf. Es wurde vorgeschlagen, zu versuchen, die Überreste der Primärstrahlung durch Untersuchung des Strahlungsspektrums von Sternen und kosmischen Radioquellen zu entdecken. Die Entdeckung von Überresten der Primärstrahlung würde die Richtigkeit des heißen Modells bestätigen, und wenn sie nicht existieren, würde dies für das kalte Modell sprechen.

Ende der 60er Jahre begann eine Gruppe amerikanischer Wissenschaftler unter der Leitung von R. Dicke mit Versuchen, kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung nachzuweisen. Sie lagen jedoch vor L. Pepzias und R. Wilson, die 1978 den Nobelpreis für die Entdeckung der Mikrowellenhintergrundstrahlung (so die offizielle Bezeichnung der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung) bei einer Wellenlänge von 7,35 cm erhielten.

Bemerkenswert ist, dass die zukünftigen Nobelpreisträger nicht nach kosmischer Mikrowellen-Hintergrundstrahlung suchten, sondern sich hauptsächlich mit der Fehlerbeseitigung einer Radioantenne für die Arbeit im Rahmen des Sbeschäftigten. Von Juli 1964 bis April 1965 zeichneten sie an verschiedenen Antennenpositionen kosmische Strahlung auf, deren Natur ihnen zunächst unklar war. Es stellte sich heraus, dass es sich bei dieser Strahlung um die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung handelte.

So konnte als Ergebnis jüngster astronomischer Beobachtungen die grundlegende Frage nach der Natur der physikalischen Bedingungen, die in den frühen Stadien der kosmischen Evolution vorherrschten, eindeutig geklärt werden: Das heiße Modell des „Anfangs“ erwies sich als das beste angemessen. Das Gesagte bedeutet jedoch nicht, dass alle theoretischen Aussagen und Schlussfolgerungen von Gamows kosmologischem Konzept bestätigt wurden. Von den beiden ursprünglichen Hypothesen der Theorie – über die Neutronenzusammensetzung des „kosmischen Eies“ und den heißen Zustand des jungen Universums – hat sich nur die letztere bewährt und weist auf die quantitative Vorherrschaft der Strahlung gegenüber der Materie am Ursprung hin die derzeit beobachtete kosmologische Expansion.

Das „Einfrier“-Szenario wurde von den amerikanischen Physikern Fred Adams und Gregory Laughlin bereits vor der Entdeckung der beschleunigten Expansion des Universums entwickelt – im Jahr 1997 (das Modell basiert auf dem Standardmodell). Nach ihrem Modell besteht die Geschichte unseres Universums aus vier Epochen:

Das Sternzeitalter (begann Hunderte Millionen Jahre nach dem Urknall, die ersten Sterne tauchten im Universum auf und es begann eine intensive Energieerzeugung aufgrund der Kernfusion im Inneren der Sterne. Diese Prozesse dauern bis heute an. Wissenschaftler haben berechnet, wann Das Universum wird 1014 Jahre alt, es wird keinen freien Wasserstoff mehr geben und die Sterne werden ihre Existenz beenden.

Die Ära der Degeneration umfasst den Zeitraum von 1015 bis 1037 Jahren. Von den funkelnden Sternen sind nur noch Neutronensterne und Weiße Zwerge übrig, Schwarze Löcher häufen sich und wachsen schnell, Kernmaterie zerfällt, Protonen zerfallen in Positronen, Photonen, Neutrinos usw Letztendlich wird gewöhnliche Materie in der Zusammensetzung von Planeten und Weißen Zwergen beginnen, sich in Strahlung umzuwandeln.

Die Ära der Schwarzen Löcher fällt in den Zeitraum von 1038 bis 10100. Zu diesem Zeitpunkt werden alle Protonen und Neutronen (Baryonen) verschwinden und die einzigen Makroobjekte im Universum werden Schwarze Löcher bleiben, die bald zu Strahlung verdampfen und verschwinden Explosionen.

Das dunkle Zeitalter wird kommen, wenn das Alter des Universums 10.100 Jahre überschreitet. Von der Materie bleiben nur Quanten elektromagnetischer Strahlung bei nahezu Nulltemperatur und stabile Leptonen (Neutrinos, Elektronen und Positronen) übrig.

Das Modell des „aufblasenden Universums“ wurde 2003 von R. Caldwell, M. Kamionkowski und Weinberg vorgeschlagen. Die Expansion des Universums kann nicht mit Modellen des „heißen Universums“ erklärt werden. Die zunehmende Zunahme der dunklen Energie (Vakuum) wird zu einem universellen Antikollaps führen. Die Expansionsrate des Weltraums wird so stark zunehmen, dass Galaxien auseinandergerissen werden, d. h. hier erlangte die Antigravitation, die gleichzeitige Entfernung aller Punkte, entscheidende Bedeutung. Planetensysteme werden zerfallen, die Planeten werden den Kontakt zur Sonne verlieren. Sterne und Planeten werden zerstört. Chemische Verbindungen zerfallen in Atome, aber die Atome verlieren auch ihre Stabilität; die Kerne können keine Elektronen halten. Aber das alles liegt in ferner Zukunft.

Es gibt ein Modell, nach dem die endgültige Zerstörung des Universums morgen erfolgen kann. Es wurde erstmals vom Moskauer Physiker M.B. vorgeschlagen. Woloschin, I. Yu. Kobzarev und L.B. Lassen Sie uns im Jahr 1975 sitzen. Diese Theorie berücksichtigt die Besonderheit des Vakuums. Es gibt keine echten Teilchen darin, aber ihre virtuellen Gegenstücke werden ständig geboren und verschwinden. Es kann jederzeit zu einem Vakuumtunneln von einem Zustand in einen anderen kommen, und am Ende wird es Raum geben – Zeit und Materie mit völlig unterschiedlichen Eigenschaften (oder gar nichts).

Vakuumenergie wird in der Theorie der inflationären Expansion des neugeborenen Universums berücksichtigt.

Inflationsmodell des Universums - Hypothese<#"justify">Szenario Nr. 4 Riesensonne

Am Ende ihrer Entwicklung wird die riesige rote Sonne die Erde verschlucken, die sich in eine verbrannte Wüste verwandeln wird.

Die Sonne sah einst ganz anders aus als heute. Milliarden Jahre später wird es sein Aussehen erneut verändern. Auf menschlichen Zeitskalen sind diese Veränderungen jedoch nicht wahrnehmbar. Allerdings hat die Sonne ihren eigenen Lebenszyklus – die Bildung einer Wolke interstellarer Materie, dann eine Periode mehr oder weniger ruhigen Daseins und schließlich den unvermeidlichen Tod.

In fünf Milliarden Jahren wird die Sonne ihren gesamten Wasserstoff verbrauchen, auf Helium umsteigen und 75 Prozent größer werden als heute.

Es werden noch einige Milliarden Jahre vergehen, und die neue Sonne wird Merkur und Venus absorbieren – die Planeten, die dem Zentrum des Sonnensystems am nächsten liegen. Und die Erde, die in der heißen Atmosphäre der Sonne schwebt, wird ihre Umlaufbahn verlassen und schließlich in den Schmelztiegel eines riesigen Sterns geraten. Es ist möglich, dass der Mars Glück hat und sich dort für etwa eine Milliarde Jahre ein Klima etabliert, das für die Entstehung des Lebens oder für seine Wiederherstellung geeignet ist, wenn es stimmt, dass es dort bereits vor mehreren Milliarden Jahren existierte.

Szenario Nr. 5 Das Ende des gesamten Sonnensystems

Die eisigen Planeten des Sonnensystems werden in der Dunkelheit um die Weiße Zwergsonne fliegen.

Die schreckliche Expansion, die der Sonne in ihrem Roten-Riesen-Stadium widerfahren wird, wird den Vorhang für die Bühne des irdischen Lebens fallen lassen. Doch dies wird nicht der letzte Akt seines Lebens sein. Die Sonne wird noch eine weitere Milliarde Jahre in diesem Zustand bleiben. Es beginnt, sich von Helium zu ernähren, und beginnt dann, andere – zunehmend schwerere – Elemente zu verbrennen, die sich in größeren Tiefen im Kern des Sterns befinden, Schicht für Schicht verschlingt und wie eine Zwiebel schrumpft. Wenn Eisen an der Reihe ist, wird der Prozess der Kernfusion unter Energiefreisetzung gestoppt. Die Umwandlung der Elemente im Inneren des Sterns wird jedoch weitergehen, und zwar ziemlich aktiv, aber jetzt wird sie mit der Absorption von Energie erfolgen.

Während dieser aufeinanderfolgenden thermonuklearen Reaktionen kommt es zu Phasen der Instabilität der Sonne, in denen sich ihre Leuchtkraft ändert und ihr das Aussehen eines veränderlichen Sterns verleiht, beispielsweise pulsierender Cepheidensterne. In der letzten Periode wird sich der Phasenwechsel beschleunigen, jede weitere wird kürzer sein als die vorherige. Und doch wird die Sonne im Gegensatz zu Sternen mit größerer Masse ihr Leben nicht sofort, also durch eine Explosion, beenden. Die obersten Schichten werden sich in den Weltraum „ablösen“ und dort einen planetarischen Nebel bilden.

Im Zentrum des solaren planetarischen Nebels verbleibt ein kalter Kern aus Wasserstoff, Helium, Kohlenstoff, Sauerstoff und anderen schwereren Elementen. Sein Volumen wird mit dem Volumen der Erde vergleichbar sein und seine Dichte wird millionenfach größer sein als die Dichte von Wasser (mit anderen Worten, die Masse eines Kubikzentimeters einer solchen Substanz wird in Tonnen gemessen!)

Nach Milliarden von Jahren Abkühlung kühlt es auf eine Temperatur von 4000 Kelvin ab und der Kristallisationsprozess beginnt in seiner Substanz.

Überreste überlebender Planeten werden sich um die kleine weiße Sonne drehen, höchstwahrscheinlich werden dies Mars, Jupiter und Saturn sein, deren kalte Ringe während der Phase des Roten Riesen verdampfen. Und es wird die ewige Nacht kommen, in der es so dunkel sein wird wie heute auf der Erde bei Vollmond und die Sonne nur geringfügig heller erscheinen wird als andere Sterne.

Szenario Nr. 6 Das Ende der Milchstraße in einem Schwarzen Loch

Das Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie wird alle Sterne der Milchstraße in seinen Trichter aufnehmen.

Bei der Beobachtung der Milchstraße und anderer entfernter Galaxien fällt einem sofort ein deutlicher Unterschied auf: Unser Sternensystem ist relativ ruhig, während viele andere Galaxien in ständiger Aktivität leben.

Gasemissionen, Gebiete mit starker Sternentstehung, starke Ströme von Radiowellen, Röntgen- und Gammastrahlen, die Freisetzung enormer Energiemengen – all dies verleiht den Galaxien das Aussehen naher Sterne, obwohl es sich tatsächlich um Milliarden von Sternen handelt Lichtjahre von uns entfernt.

Eine Hypothese erklärt die hektische Aktivität dieser Sternensysteme durch riesige Schwarze Löcher, die sich in ihren Zentren befinden und deren Masse mehrere zehn Millionen Sonnenmassen beträgt.

Die Existenz eines solchen kosmischen Mega-Staubsaugers, der nicht direkt sichtbar ist, wird durch die von Astronomen beobachteten Wirbelphänomene und die höchsten Temperaturunterschiede bestätigt, die bei der Absorption von Materie in ein Schwarzes Loch auftreten und mit Energie- und Gasemissionen einhergehen .

Astrophysiker, die das Zentrum unseres Universums in verschiedenen Bereichen von Radiowellen, Infrarot- und Röntgenstrahlen sowie Gammastrahlen beobachten und viele Daten sammeln, haben vorgeschlagen, dass sich im Zentrum der Milchstraße ein Schwarzes Loch befindet.

Wissenschaftler haben vermutet, dass es im Zentrum der Milchstraße eine erhöhte Materiekonzentration gibt, etwa zwei Millionen Mal so groß wie die Masse der Sonne, aber die Lichtmenge, die von dort zu uns gelangt, ist unverhältnismäßig gering. Aus diesem Grund bezweifeln einige Wissenschaftler übrigens, dass es im Zentrum der Milchstraße tatsächlich ein riesiges Schwarzes Loch gibt. Andererseits wurden solche sperrigen Formationen, die sich relativ ruhig verhalten, nicht nur in unserer, sondern auch in anderen scheinbar normalen Galaxien gefunden, beispielsweise im Andromeda-Nebel und seinem Satelliten M32, der kürzlich mit dem Hubble-Weltraumteleskop untersucht wurde.

Möglicherweise entstand das Schwarze Loch durch Kollisionen mit anderen Galaxien in jenen fernen Zeiten, als das Universum noch klein war. Aber was passiert, wenn sie auf andere Galaxien trifft und jemals aus ihrem Schlaf erwacht? Die Antwort ist enttäuschend: Das Schwarze Loch wird unsere gesamte Galaxie einsaugen.

In diesem Fall steht der Milchstraße ein wenig beneidenswertes Schicksal bevor: Sie verwandelt sich zunächst in einen Strudel aus Sternen und Gas und dann in eine winzige Region mit unendlich hoher Dichte.

Abschluss

Das Universum entwickelt sich weiter; gewalttätige Prozesse fanden in der Vergangenheit statt, finden jetzt statt und werden auch in Zukunft stattfinden. Die Welt wird immer komplexer, neue Theorien werden immer komplexer und tauchen auf. Und die Wissenschaft steht nicht still, es tauchen neue Ansichten, Hypothesen und Lehren auf, denn „die Natur offenbart ihre Geheimnisse nicht ein für alle Mal“ (L.A. Seneca).

Wenn unser Universum vom Tod bedroht ist, wird es vielleicht in Zukunft möglich sein, in ein anderes Universum zu fliegen. Aus der Allgemeinen Relativitätstheorie folgt die Möglichkeit der Existenz von Raum-Zeit-Tunneln und des Übergangs zu anderen Universen.

Wir kennen die Struktur des Universums in einem riesigen Raumvolumen, dessen Durchquerung Lichtmilliarden von Jahren dauert. Aber der neugierige Gedanke eines Menschen strebt danach, tiefer vorzudringen. Was liegt jenseits der Grenzen der beobachtbaren Region der Welt? Hat das Universum ein unendliches Volumen? Und seine Expansion – warum hat sie begonnen und wird sie auch in Zukunft immer weitergehen? Was ist der Ursprung der „verborgenen“ Masse? Und schließlich: Wie begann intelligentes Leben im Universum? Existiert es irgendwo anders als auf unserem Planeten? Auf diese Fragen gibt es noch keine abschließenden und vollständigen Antworten. Das Universum ist unerschöpflich. Auch der Wissensdurst ist unermüdlich und zwingt die Menschen dazu, immer neue Fragen über die Welt zu stellen und beharrlich nach Antworten darauf zu suchen.

Liste der verwendeten Literatur

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Diese Theorie gibt es schon seit der Antike und die meisten (wenn nicht alle) haben unzählige Filme gesehen, in denen eines sonnigen Tages eine außerirdische Zivilisation den Planeten erobern und versuchen wird, das Leben auf ihm zu zerstören. Dies wird in naher Zukunft nicht passieren, aber vielleicht wird es eines Tages passieren.

Transhumanismus ist eine internationale kulturelle und intellektuelle Bewegung der letzten Jahre, deren Ziel es ist, die große Rolle der Technologie bei der Transformation und Verbesserung der Qualität der materiellen, physischen und mentalen Bereiche des menschlichen Lebens zu verstehen. Obwohl es großartig klingt, könnte die Menschheit unter der Informations- und Technologierevolution leiden.

Experten verwenden das Konzept der „technologischen Singularität“, um ein hypothetisches Szenario zu beschreiben, in dem der schnelle technologische Fortschritt der Menschheit einen grausamen Streich spielt, die künstliche Intelligenz schafft und stirbt, indem sie die Kontrolle über Klone und Roboter verliert.

Das Konzept der „gegenseitig gesicherten Zerstörung“ bezieht sich auf den weltweiten Einsatz von Waffen zum Zweck der Massenvernichtung von Menschen und dem Planeten. Dies ist ein realistisches Szenario, wenn wir die aktuelle politische und militärische Situation in der Welt bewerten.

Wer den Film „Stirb an einem anderen Tag“ gesehen hat, weiß, dass kinetisches Bombardement das Leben auf dem Planeten zerstören kann. Wenn Sie den Film noch nicht gesehen haben, stellen Sie sich die Entwicklung von Weltraumwaffen vor, die in wenigen Sekunden alles auf der Erde zerstören können. Beängstigend? Beängstigend. Aber Wissenschaftler haben die Wahrscheinlichkeit sogar auf Tausendstel Prozent berechnet.

Das obige Szenario ist das Big Rip-Szenario.

Kosmologische Epochen
Lassen Sie uns das Konzept des kosmologischen Jahrzehnts (η) als dezimalen Exponenten des Alters des Universums in Jahren einführen:

Das Zeitalter der Sterne (6) Dies ist eine Zeit ohne jegliche Energiequellen. Von allen Prozessen der letzten Jahrzehnte sind nur Restprodukte erhalten geblieben: Photonen mit großer Wellenlänge, Neutrinos, Elektronen und Positronen. Die Temperatur nähert sich schnell dem absoluten Nullpunkt. Von Zeit zu Zeit bilden Positronen und Elektronen instabile Positroniumatome, deren langfristiges Schicksal die vollständige Vernichtung ist.

Heute sprechen wir über dieses, nun ja, wie nennt man es, das Universum. Es ist einfach so passiert, dass sie eines Tages von irgendwoher aufgetaucht ist und jetzt sind wir alle hier. Jemand liest diesen Artikel, jemand bereitet sich auf eine Prüfung vor und verflucht alles auf der Welt ... Flugzeuge fliegen, Züge fahren, Planeten drehen sich, irgendwo passiert immer etwas. Die Menschen waren schon immer daran interessiert, eine komplexe Antwort auf eine einfache Frage zu wissen. Wie hat alles angefangen und wie sind wir dahin gekommen, wo wir sind? Mit anderen Worten: Wie wurde das Universum geboren?

Hier sind sie also – verschiedene Versionen und Modelle des Ursprungs des Universums.

Kreationismus: Gott hat alles erschaffen

Unter allen Theorien über den Ursprung des Universums tauchte diese zuerst auf. Eine sehr gute und praktische Version, die vielleicht immer relevant sein wird. Übrigens glaubten viele Physiker an Gott, obwohl Wissenschaft und Religion oft gegensätzliche Konzepte zu sein scheinen. Albert Einstein sagte zum Beispiel:

„Jeder ernsthafte Naturwissenschaftler muss in irgendeiner Weise ein religiöser Mensch sein. Ansonsten kann er sich nicht vorstellen, dass die unglaublich subtilen Zusammenhänge, die er beobachtet, nicht von ihm erfunden wurden. Im unendlichen Universum offenbart sich die Aktivität eines unendlich vollkommenen Geistes. Die weit verbreitete Vorstellung von mir als Atheist ist ein großes Missverständnis. Wenn diese Idee aus meinen wissenschaftlichen Arbeiten abgeleitet wird, kann ich sagen, dass meine wissenschaftlichen Arbeiten nicht verstanden werden.“

Die Urknalltheorie

Vielleicht das am weitesten verbreitete und bekannteste Modell zur Entstehung unseres Universums. Auf jeden Fall hat fast jeder davon gehört. Was sagt uns der Urknall? Eines Tages, vor etwa 14 Milliarden Jahren, gab es weder Raum noch Zeit, und die gesamte Masse des Universums war in einem winzigen Punkt mit unglaublicher Dichte konzentriert – in einer Singularität. In einem schönen Moment (wenn ich das so sagen kann – es war keine Zeit) konnte die Singularität aufgrund der in ihr entstehenden Heterogenität nicht ertragen, und es kam zum sogenannten Urknall. Und seitdem dehnt sich das Universum ständig aus und kühlt sich ab.

Modell des expandierenden Universums

Mittlerweile ist mit Sicherheit bekannt, dass sich Galaxien und andere kosmische Objekte voneinander entfernen, was bedeutet, dass sich das Universum ausdehnt. Im 20. Jahrhundert gab es viele alternative Theorien über den Ursprung des Universums. Eines der beliebtesten Modelle war das Modell des stationären Universums, das von Einstein selbst vertreten wurde. Nach diesem Modell dehnt sich das Universum nicht aus, sondern befindet sich aufgrund einer Kraft, die es zurückhält, in einem stationären Zustand.

Rotverschiebung – Hierbei handelt es sich um eine Abnahme der beobachteten Strahlungsfrequenzen entfernter Quellen, die durch die Entfernung der Quellen (Galaxien, Quasare) voneinander erklärt wird. Diese Tatsache weist darauf hin, dass sich das Universum ausdehnt.

CMB-Strahlung – das sind wie Echos des Urknalls. Zuvor war das Universum ein heißes Plasma, das sich allmählich abkühlte. Seit dieser fernen Zeit gibt es im Universum sogenannte wandernde Photonen, die die kosmische Hintergrundstrahlung bilden. Zuvor war diese Strahlung bei höheren Temperaturen im Universum viel stärker. Nun entspricht sein Spektrum dem Strahlungsspektrum eines absolut festen Körpers mit einer Temperatur von nur 2,7 Kelvin.

Stringtheorie

Eine moderne Untersuchung der Entwicklung des Universums ist ohne Koordinierung mit der Quantentheorie unmöglich. Beispielsweise im Rahmen der Stringtheorie (die Stringtheorie basiert auf der Hypothese, dass Alle Elementarteilchen und ihre grundlegenden Wechselwirkungen entstehen durch Schwingungen und Wechselwirkungen ultramikroskopischer Quantenstränge) wird ein Modell mit mehreren Universen angenommen. Natürlich gab es auch einen Urknall, aber er geschah nicht einfach aus dem Nichts, sondern vielleicht als Ergebnis der Kollision unseres Universums mit einem anderen, noch einem anderen Universum.

Tatsächlich ereignen sich neben dem Urknall, der unser Universum hervorbrachte, noch viele weitere Urknalle im Mehrfachuniversum, aus denen viele andere Universen entstehen, die sich nach ihren eigenen physikalischen Gesetzen entwickeln, die sich von den uns bekannten unterscheiden.

Höchstwahrscheinlich werden wir nie genau wissen, wie, wo und warum das Universum entstanden ist. Sie können jedoch sehr lange und interessant darüber nachdenken. Damit Sie genügend Denkanstöße haben, empfehlen wir Ihnen, sich ein faszinierendes Video zum Thema moderne Theorien zur Entstehung des Universums anzusehen.

Die Probleme der Entwicklung des Universums sind zu groß. So groß, dass sie eigentlich gar kein Problem darstellen. Überlassen wir es den theoretischen Physikern, darüber zu rätseln, und begeben wir uns aus den Tiefen des Universums zur Erde, wo uns vielleicht ein unvollendeter Kurs oder ein unvollendetes Diplom erwartet. Wenn ja, bieten wir unsere Lösung für dieses Problem an. Bestellen Sie hervorragende Arbeit bei uns, atmen Sie ruhig durch und seien Sie im Einklang mit sich selbst und dem Universum.

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