Quinta-feira avançada: onde estaremos em 100 bilhões de anos?
Crédito da imagem: Ralf Muendlein (aquisição de dados), Wolfgang Kloehr (processamento).
Observamos nosso Universo como é hoje: 13,8 bilhões de anos e cheio de galáxias. O que veríamos daqui a 100 bilhões de anos?
É sempre sábio olhar para frente, mas é difícil olhar mais longe do que você pode ver. – Winston Churchill
Percorremos um longo caminho neste Universo e fizemos isso sem levantar um dedo. Na verdade, nós necessário chegar tão longe para que haja algo como um dedo para levantar!
Nos últimos 13,8 bilhões de anos, formamos os elementos leves a partir de um mar de prótons e nêutrons ionizados, resfriados e expandidos para formar átomos neutros pela primeira vez, contraímos gravitacionalmente nuvens de hidrogênio e hélio para formar as primeiras estrelas e testemunhou gerações de mortes e renascimentos estelares. Além disso, nas maiores escalas, o Universo viveu a formação de centenas de bilhões de galáxias e o agrupamento de milhares ou mais galáxias em aglomerados, filamentos e superaglomerados.
Crédito da imagem: Pittsburgh Supercomputing Center, Carnegie Mellon University, University of Pittsburgh, via http://www.psc.edu/science/2006/blackhole/ .
No final de tudo isso, no momento atual, nos encontramos escondidos em uma grande, mas normal, galáxia espiral, a segunda maior em nosso grupo local, a mais de 50 milhões de anos-luz do centro do grande aglomerado mais próximo, em um Universo cuja parte observável é preenchida com mais de 100 bilhões de grandes galáxias, variando de apenas alguns milhões a muitas dezenas de bilhões de anos-luz de distância.
Crédito da imagem: NASA, ESA, equipe GOODS e M. Giavalisco (STScI).
Mas embora 13,8 bilhões de anos seja muito tempo, estamos realisticamente ainda nos estágios iniciais de um Universo que vai durar muito tempo. Graças à nossa compreensão da física, astronomia e do Universo como um todo, gostaria de saltar 100 bilhões de anos para o futuro, quando o Universo é muitas vezes a sua idade atual.
Crédito da imagem: Mark A. Garlick/Universidade de Warwick.
O O sol estará longe , tendo queimado o último combustível nuclear de seu núcleo cerca de 93 bilhões de anos antes. Suas camadas externas (principalmente hidrogênio) serão explodidas em uma nebulosa planetária de curta duração, enquanto as camadas internas (carbono, oxigênio e mais pesadas) se contrairão para formar uma anã branca: um remanescente estelar aproximadamente do tamanho da Terra, mas 100.000 vezes tão maciço e denso!
Embora eventualmente esta anã branca perca seu calor e esfrie, tornando-se uma anã negra , isso não terá acontecido depois só 100 bilhões de anos. Nossa Terra, infelizmente, será apenas uma rocha estéril e sem vida, se sobreviver à morte do nosso Sol.
Crédito da imagem: Vistapro Landscape Imagery, renderizado por Jeff Bryant.
Nossa galáxia também será muito diferente. Ao invés da grande estrutura espiral que exibe atualmente, com seu disco e seus braços espirais, sua irmã mais velha Andrômeda, e as muitas galáxias satélites anãs que povoam nosso grupo local, a força gravitacional irresistível acabará – e catastroficamente – nos unirá.
Crédito da imagem: NASA; ESA; Z. Levay e R. van der Marel, STScI; T. Hallas e A. Mellinger.
Os primeiros bilhões de anos da fusão causarão inicialmente intensa formação estelar, tornando ambas as galáxias azuis com estrelas quentes e jovens. Mas essas estrelas não vivem muito. Depois que várias novas gerações de estrelas nascerem, se tornarem supernovas, morrerem e desencadearem a formação de estrelas ainda mais novas, estaremos praticamente desprovidos de gás hidrogênio não queimado. Certamente, o gás que é esquerda estará formando novas estrelas a uma taxa muito abaixo da atual: uma fração de um por cento no máximo .
Quando 100 bilhões de anos se passarem, teremos nos estabelecido em uma tranquila e antiga galáxia elíptica, onde a formação de estrelas é muito rara e praticamente todas as estrelas deixadas no céu noturno são estrelas anãs muito frias, vermelhas e de baixa massa.
Crédito da imagem: 2MASS / E. Kopan (IPAC/Caltech).
Mas mesmo isso não é terrivelmente diferente do céu que temos hoje. Claro, a população estelar será distorcida para ter menor massa, a galáxia que domina o céu noturno será mais massiva e com formato diferente, e a grande maioria da luz que recebemos será vermelha e infravermelha, em vez do ultravioleta-visível. mistura infravermelha que vemos hoje.
Cadáveres estelares – anãs brancas, buracos negros e estrelas de nêutrons – serão muito mais abundantes no que nossa galáxia se tornará do que na Via Láctea hoje, mas todas essas coisas ainda existir hoje.
Crédito da imagem: Harvey Richer (Universidade da Colúmbia Britânica, Vancouver, Canadá) e NASA.
Mas algo que existe em grande abundância hoje não vai , pelo menos, não de uma forma acessível a nós, depois de 100 bilhões de anos. A grande diferença, pelo menos para qualquer observador da Via Láctea naquele momento, virá quando eles olharem para fora além nossa galáxia.
Crédito da imagem: Atlas of the Universe, Richard Powell.
Em vez de aglomerados e superaglomerados de galáxias, haverá… nada . A energia escura cuidará disso, dirigindo todas as outras galáxias do Universo, tudo que não está vinculado ao nosso grupo local, nosso além do nosso horizonte visível. Mesmo as galáxias mais próximas de nós além do grupo local, como o Aglomerado de Virgem, o trigêmeo de Leão e até mesmo o grupo M81, extremamente próximo, terão avermelhado e não deixarão nenhuma assinatura mensurável para trás.
Se tivéssemos nascido em um planeta habitável daqui a 100 bilhões de anos, concluiríamos que somos o só galáxia do Universo.
Crédito da imagem: Jean-Charles Cuillandre (CFHT) & Giovanni Anselmi (Coelum Astronomy), Hawaiian Starlight.
A maneira como descobrimos o fato de que o cosmos estava se expandindo – a primeira evidência que nos levou ao caminho para descobrir a origem do Big Bang do nosso universo atual – seria inacessível a qualquer observador daqui a 100 bilhões de anos. E fica pior.
Mesmo o brilho remanescente do Big Bang seria indetectável! O que aparece agora como um brilho residual de 2,725 Kelvin, com um relativamente denso 411 fótons por centímetro cúbico, parecerá nada assim daqui a 100 bilhões de anos.
Crédito da imagem: ESA e a colaboração Planck, 2013.
100 bilhões de anos mudariam o universo cósmico microondas fundo em comprimentos de onda de rádio, e diluir a densidade de fótons tão severamente que levaria um radiotelescópio o tamanho da Terra para observá-lo! As flutuações ainda estariam lá, das mesmas poucas partes em 100.000 que existem hoje, mas para todos os propósitos práticos, seria completamente indetectável.
Para referência ao que quero dizer com prático, este é o maior telescópio do mundo: o Radiotelescópio de Arecibo . Seria preciso um telescópio 40.000 vezes o diâmetro deste para detectar o que restará da bola de fogo primitiva daqui a 100 bilhões de anos!
Crédito da imagem: NAIC — Observatório de Arecibo, sob o guarda-chuva da NSF.
Quão afortunados somos por existir quando o Universo ainda é jovem: quando novas estrelas azuis são abundantes, quando o céu está cheio de galáxias e aglomerados, quando a energia escura apenas começou a assumir o conteúdo energético do Universo e quando o brilho restante do Big Bang ainda está circulando em comprimentos de onda de micro-ondas com uma densidade de fótons grande o suficiente para que seu sinal possa ser captado com uma simples antena de televisão.
Crédito da imagem: equipe científica da NASA / WMAP.
Só por acaso surgimos aqui e agora; daqui a cem bilhões de anos, muitos dos átomos de nossos corpos farão parte de diferentes estrelas e sistemas solares, unidos em estruturas moleculares com átomos que nem fazem parte da nossa galáxia hoje.
Crédito da imagem: ESA/Hubble e NASA.
Nosso Sol terá desaparecido há muito tempo, tendo morrido como a nebulosa acima de mais de 90 bilhões de anos no passado, mas a matéria e a energia do nosso Sistema Solar continuarão por todo o Universo, talvez até tendo outra chance de vida em um novo sistema estelar. em um novo planeta, daqui a bilhões de anos. Embora nossa história cósmica seja finita até agora, vale a pena lembrar que mesmo agora, mesmo bilhões de anos em nosso Universo como o conhecemos, há um virtual (e possivelmente um literal ) eternidade ainda por vir.
E isso é um vislumbre do futuro de cada um de nós; certifique-se de não perder hoje!
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