Який кінець чекає Сонячну систему?

треба Було 13,8 мільярда років космічної еволюції, щоб ми опинилися тут. Покоління зірок повинні були жити і померти, щоб створити важкі елементи; крихітні протогалактики повинні були злитися, щоб утворився Чумацький Шлях; хмари міжзоряного газу повинні були коллапсировать і сформувати нові зірки з твердими планетами; складна неорганічна та органічна хімія повинні були подружитися на одному з таких нових світів; біологічна еволюція — і природні катаклізми — повинні були піти по одному з звивистих шляхів, щоб в кінцевому підсумку всього кілька тисяч років тому з'явилися люди.

За останні 12 000 років або близько того ми створили сільське господарство, науку, країни і всю сучасну цивілізацію, які нам відомі сьогодні. Це захоплююча подорож, яке змінило наш світ і, завдяки космічній програмі людства, перетворює нашу Сонячну систему.

Але світ, яким ми користуємося сьогодні, незалежно від того, що робимо, не буде існувати вічно. Ряд земних подій повинні змінити стан речей у нашому світі і зробити Землю зовсім невпізнанною для всіх, хто сьогодні живе. Приблизно через 60 000 років Сонце і зірки пересунутися і наші сучасні сузір'я зникнуть з лиця неба. Ще через 100 000 років ми, ймовірно, потрапимо в новий льодовиковий період за причин, які мало пов'язані з діяльністю людини. І перш ніж пройде ще мільйон років, земні вулкани назавжди змінять ландшафт Землі.

Але все це дрібниці в порівнянні з тим, що Всесвіт готує для нас.

Трохи менше ніж через чотири мільярди років галактика Андромеди (і, можливо, галактика Трикутник) об'єднається з нашою галактикою Чумацький Шлях, сильно змінивши структуру галактики і вигляд нічного неба. Зараз вона в 2,5 мільйони світлових років від нас і рухається зі швидкість 43 км/з, а значить перше зіткнення станеться через 3,8 мільярда років, а вже через 5,5 мільярдів років злиття буде завершено. Гравітація призведе до того, що вся місцева група галактик об'єднається з нашою в одну гігантську еліптичну галактику Млекомеда. На великих космічних масштабах всі інші галактики продовжать видалятися геть від нас, поки не зникнуть з нашого поля зору зовсім — приблизно через 100 мільярдів років.

Весь цей час наша Сонячна система буде залишатися в повному порядку, хіба що буде виглядати інакше. Сонце буде продовжувати нагріватися по мірі старіння, поки через 1-2 мільярди років не покладе кінець життя на Землі, вскипятив океани нашої планети. Ще через 5-7 мільярдів в ядрі Сонця закінчиться ядерної паливо, і наша рідна зірка стане червоним гігантом, поглинувши Меркурій і Венеру в цьому процесі. З-за особливої зоряної еволюції, система Земля — Місяць, ймовірно, буде виштовхнута геть і їй пощастить уникнути вогненної долі наших внутрішніх сусідів.

Після того, як Сонце дожжет залишився ядерне паливо — в основному, гелій — його зовнішні шари раздуются в планетарну туманність, а ядро буде стискатися, поки не стане білим карликом. Така кінцева доля майже всіх зірок у Всесвіті. Але планети все ще будуть тут, обертатися навколо нашого холодного, похмурого залишку зірки ще 9,5 мільярдів років (якщо рахувати з поточного моменту).

Весь цей час Земля буде продовжувати обертатися навколо Сонця, а Місяць — чинити на неї гравітаційну тягу, що викличе крутний момент. Тому Місяць буде йти далі від Землі, при цьому сповільнюючи обертання Землі. Це уповільнення буде практично невідчутним; обертання Землі буде сповільнюватися на якісь 1,4 мілісекунди за сотню років. Але після 50 мільярдів років орбітальний період Місяця становитиме 47 днів (зараз — 27,3 дня), а наші 24-годинна доба повинні сповільнитися, щоб відповідати цьому: добу стануть довшими в 47 разів через 50 мільярдів років. До того моменту Земля і Місяць стануть приливно заблокованими, тобто Місяць буде завжди з'являтися в одному і тому ж місці на небі.

Оскільки освіта зірок продовжиться, вмираючі зірки будуть скидати своє паливо в міжзоряний простір і невдалі зірки будуть зливатися воєдино. При цьому кількість матеріалу для виготовлення зірок буде обмежено. Навіть найбільш довгоживучі зірки будуть існувати якихось 100 трильйонів років (10¹⁴), а через квадрильйон років (10¹⁵) формування зірок повністю вичерпається. Лише випадкові зіткнення або злиття між невдалими зірками або їх залишками будуть підсвічувати нашу галактику; в іншому процес буде втягувати її в холод і темряву. Нарешті, білі карликові зірки стануть чорними, коли охолонуть і испустят свою енергію. Так, це займе багато часу (близько 10¹⁶ років), в мільйон разів більше поточного віку Всесвіту. Атоми все ще будуть, але їх температура буде трохи вище абсолютного нуля. Ось тоді-то нічне небо буде дійсно темним і чорним, без будь-якого видимого світла, оскільки всі зірки припинять своє існування. У всякому разі в нашій місцевій групі галактик.

Скільки часу знадобилося б нашому чорного карлика (який колись був нашим Сонцем), щоб зустріти іншого, злитися з ним і оживити його? Між нами, Андромедою і іншою частиною місцевої групи порядку трильйони зірок і зоряних останків. У цій хаотичній системі звичайна система зірок може довго ні з чим і ні з ким не зустрічатися, але ж у нас є час. Через 10²¹ років чорний карлик у центрі нашої Сонячної системи випадковим чином зіткнеться з іншим чорним карликом,породить вибух наднових типу Іа та знищить те, що залишилося від нашої Сонячної системи.

Такий буде кінцева доля багатьох зірок нашої місцевої групи, але не всіх і навіть, напевно, не нашої. Є інший процес, який буде більш ефективним, а значить і більш ймовірним для нас: гравітаційне виштовхування з місцевої групи внаслідок процесу насильницької релаксації. При наявності декількох тіл на гравітаційно хаотичною орбіті, одне з них одного разу викидається, залишаючи інші більш тісно пов'язаними. Це відбувається в кульових скупченнях з плином часу і пояснює, чому вони настільки компактні, а також чому існує так багато злилися воєдино старих зірок в ядрах цих давніх реліктів.

Гравітаційний викид відбувається приблизно в 100 разів частіше випадкового злиття, а значить наша зірка і інші планети, ймовірно, будуть викинуті в безодню вже порожнього простору приблизно через 10¹⁹ років. Але ніщо не вічне, навіть космос. Кожна орбіта — навіть гравітаційні орбіти в загальній теорії відносності — повільно розпадаються з часом. Може знадобитися дуже багато часу, можливо, 10¹⁵⁰ років, але в кінцевому підсумку орбіти Землі розваляться і вона кинеться по спіралі до центральної маси нашої Сонячної системи. Такою буде наша доля, якщо нас викине.

Але якщо ми залишаємося у гігантській галактиці, в яку перетвориться Млекомеда, нам не судилося опинитися в чорної діри в центрі галактики. Щоб це сталося, потрібно 10²⁰⁰ років, але чорні діри стільки не живуть. Вони повільно випаровуються у вигляді випромінювання Хокінга. Завдяки цьому розпаду, навіть самі масивні чорні діри у Всесвіті будуть жити не більше 10¹⁰⁰ років, а чорна діра сонячної маси — якихось 10⁶⁷ років.

Після розпаду чорної діри залишиться тільки темна матерія, а значить, Земля спрямується до чорного карлика, який одного разу був нашим Сонцем. Незалежно від того, скільки разів наш світ міг виявитися і опинявся у вогні, наша кінцева доля — замерзнути в холодну, порожній Всесвіту. Все пройде. І це теж.