Man kan säga att människor har lite kortsiktig syn på saker och ting. Vi är oroliga över slutet av sommaren, nästa läsår och kanske till och med pensioneringen. Men dessa är bara en blinkning i kosmiska termer. Låt oss verkligen tänka stort, stirra framåt i tiden och tänka på vad framtiden har att erbjuda för universum. Se fram emot miljoner, biljoner och till och med 10100år in i framtiden. Låt oss överväga slutet på allt.
Mänsklighetens slut – 10 000 år
Moderna människor har sitt ursprung i Afrika för cirka 200 000 år sedan. Sedan dess har vi fortsatt att bebo varenda hörn av världen. Men det här är bara tillfälligt. Den stora majoriteten av alla arter som någonsin har levt på jorden är nu utrotade. Att tro att människor kan undvika ödet för alla andra varelser är arrogant. Som allt liv på jorden är vår tid begränsad. Hur länge ska vi hålla på?
Det finns många naturkatastrofer och naturkatastrofer som kan utplåna oss. Från en asteroidattack till en världsomspännande pandemi; global uppvärmning till en närliggande supernovadetonation – det finns många vägar vi skulle kunna gå. Kanske kommer vi att slå in det i en massutrotningshändelse, som den som dödade dinosaurierna för 65 miljoner år sedan, eller 'den stora döende', för 251 miljoner år sedan som dödade 70 % av landarter och 96 % av alla marina arter.
Kanske kommer en annan art (intelligenta kackerlackor, råttor) att utvecklas och konkurrera med oss i vår nisch. Eller så kanske vi konstruerar våra robotersättningar.
Men en art kan hålla i tiotals eller till och med hundratals miljoner år. Så hur kan vi förutsäga när vårt antal kommer att stiga?
Det finns inget sätt att veta, men det finns en beräkning som kan hjälpa. Det kallas Doomsday Argument, utvecklat 1983 av astrofysikern Brandon Carter. Enligt Carter, om man antar att hälften av de människor som någonsin kommer att leva redan har fötts, får man ungefär 60 miljarder människor. Om du antar att ytterligare 60 miljarder ännu inte föds, ger våra höga befolkningsnivåer oss bara ytterligare 9 000 år eller så. Eller mer exakt, det finns en 95% chans att mänskligheten kommer att ha tagit slut vid år 11 000.
Det finns andra beräkningar, men de ger liknande belopp, allt från några tusen till några miljoner år.
Det är lång tid, men inte tillräckligt lång för att uppskatta den framtid som universum har i beredskap för sig själv.
Livets slut – 500 miljoner år – 5 miljarder år
Vi tackar solen för att den ger oss energi. Utan det skulle det inte finnas något liv på jorden. Det är därför ironiskt att solen så småningom kommer att döda allt liv på jorden.
Det beror på att solen sakta värms upp.
En av de mest fascinerande böckerna om detta ämne ärPlaneten jordens liv och dödav Peter Ward och Donald Brownlee. I sin bok beskriver de hur solens energiproduktion långsamt ökar. Om så snart som 500 miljoner år kommer temperaturen på jorden att stiga till den grad att större delen av världen kommer att vara en öken. De största varelserna kommer inte att kunna överleva någonstans förutom de relativt kallare polerna.
Under loppet av de närmaste miljarderna åren kommer utvecklingen att tyckas gå omvänd. De största organismerna och de minst värmetoleranta djuren kommer att dö ut och lämnar tåliga insekter och bakterier. Äntligen kommer det att bli så varmt på jordens yta att haven kommer att koka bort. Det kommer inte att finnas någon plats att gömma sig från de fruktansvärda temperaturerna. Endast de organismer som lever djupt under jorden kommer att överleva, vilket de redan har gjort i miljarder år.
Jordens ände – 7,5 miljarder år
Som nämnts ovan existerar vi på grund av solens goda nåder. Men när vår stjärna närmar sig slutet av sin livstid kommer den att ta ut vår planet när den går; på ett eller annat sätt.
Om cirka 5 miljarder år från nu kommer solen att börja det sista skedet av sitt liv och förbruka det sista av sitt vätebränsletillförsel. Vid den tidpunkten kommer gravitationen att tvinga solen att kollapsa, och bara en liten mängd väte kommer att finnas kvar i ett skal som är lindat runt stjärnans kärna. Den kommer sedan att expandera till en röd jättestjärna, som förbrukar var och en av de inre planeterna: först Merkurius, sedan Venus, och slutligen omfatta även jordens omloppsbana.
Det finns en kontrovers om huruvida en röd jättesol faktiskt kommer att bränna upp jorden eller inte. I vissa scenarier gör förändringen i solens densitet när den expanderar att jorden spiralerar bort från solen och håller sig utom räckhåll. I ett annat scenario kommer solens yttre hölje att omsluta jorden. Den ytterligare friktionen kommer att sakta ner jorden, vilket får den att spiralera ner i solen.
Oavsett resultatet kommer jorden att vara bränd till en aske och i praktiken förstöras, om 5 miljarder år från nu.
End of the Sun – 7,5 miljarder – 1 biljon år
När solen blir en röd jätte är det bara början på slutet. När sitt väte är slut kommer solen att ha gått över till att smälta samman helium, sedan kol och slutligen syre. Vid den tidpunkten kommer vår sol att sakna tyngdkraften för att fortsätta fusionsprocessen. Den kommer att stängas av och släppa sina yttre lager för att bilda en planetarisk nebulosa, till exempel ringnebulosan vi kan se på natthimlen. Den kommer sedan att slå sig ner för att leva ut resten av sina dagar som en vit dvärg.
Den kommer fortfarande att behålla det mesta av sin massa, men har en storlek som inte är större än jordens diameter. När solen är gulvarm med fusionsvärmen kommer solen långsamt att svalna med tiden. Så småningom kommer dess temperatur att matcha universums bakgrundstemperatur och det kommer att bli en kall svart dvärgstjärna – en inert bit av materia som svävar i rymdens mörker.
Även de äldsta vita dvärgarna strålar fortfarande i flera tusen grader Kelvin, så universum har inte funnits tillräckligt länge för att svarta dvärgar ska existera... ännu. Men ge solen ytterligare 1 biljon år eller så, så borde den äntligen bli en kall svart dvärg.
Slutet på solsystemet
Även om solen kommer att ha brunnit ut miljarder år från nu, kommer de planeter som inte förbrukades att finnas kvar. Kanske till och med jorden kommer att ansluta sig till den gruppen. Förvisso kommer Jupiter, Saturnus, resten av de yttre planeterna och Kuiperbältet att förbli i kretslopp i evigheter.
En ny upptäckt publicerad i tidskriftenVetenskap, rapporterad att astronomer hade upptäckt en skiva av snabbt roterande metalliskt material som kretsar kring en vit dvärg. Forskare byggde en simulering där de satte hypotetiska planeter i omloppsbana runt en döende stjärna och fann att stjärnans död förstörde stabiliteten hos ett stjärnsystem. Förändringar i en stjärnas massa får planeter att kollidera och omorganisera sina banor. Vissa spiralerar in i sin stjärna, medan andra kastas ut i det interstellära rymden.
När alla dessa nya gravitationsinteraktioner är utarbetade, är allt som kan finnas kvar av vårt solsystem den vita dvärgresten av vår sol och den snabbt roterande skivan av planetariska vrakdelar som omger den. Allt annat kommer att gå förlorat till det interstellära rymden.
End of Cosmology – 3 biljoner år från nu
Universum fungerar som en naturlig tidsmaskin. Eftersom ljus rör sig med ljusets hastighet, kan vi titta på avlägsna föremål och se hur de såg ut förr. Titta till ändan av det synliga universum och du ser ljus som sänds ut för miljarder år sedan, strax efter Big Bang.
Det är praktiskt, men det finns ett problem. Den mystiska mörka energikraften, som påskyndar universums expansion, får de mest avlägsna galaxerna att röra sig snabbare och snabbare bort från oss. Så småningom kommer de att korsa en händelsehorisont och ser ut att röra sig bort från oss snabbare än ljusets hastighet. Vid denna tidpunkt kommer allt ljus som sänds ut av galaxen att sluta nå oss. Varje galax som korsar denna horisont kommer att blekna bort från synen, tills dess sista foton når oss. Alla galaxer kommer att försvinna för alltid.
Enligt en ny uppsats av Lawrence M. Krauss och Robert J. Scherrer, framtida astronomer som lever 3 biljoner år från nu kommer bara att se vår egen galax när de tittar på natthimlen.
Denna accelererande expansion har också en annan konsekvens. Den kosmiska mikrovågsbakgrundsstrålningen, som astronomer använde för att upptäcka bevis på Big Bang, kommer också att försvinna. Inte bara det, utan överflödet av kemikalier, som exakt matchar de mängder som teoretiserats för Big Bang kommer att döljas av efterföljande generationer av stjärnor.
Och så, om tre biljoner år från nu, kommer det inte att finnas några spår av Big Bang. Inga ledtrådar för framtida kosmologer att inse att universum vi lever i startade från en enda punkt och har expanderat sedan dess. Universum kommer att verka statiskt och oföränderligt.
Vintergatans slut
Galaxer kolliderar. Allt du behöver göra är att titta ut i rymden med ett teleskop och se ödet som väntar vår galax. I alla riktningar kan vi se växelverkan mellan olika galaxers gravitation. Till en början är mötena våldsamma; galaxer sliter i varandra, tar bort material och genererar enorma stjärnbildningar. De vilande supermassiva svarta hålen i deras centra växer fram och blir aktiva galaktiska kärnor som slukar upp det nyligen levererade materialet.
Vår framtida fusionspartner är på väg mot oss just nu: Andromeda. Om cirka 2 miljarder år från nu, våra två galaxer kommer att kollidera , och dra sedan isär. Sedan kommer de att kollidera om och om igen tills de slår sig ner i en ny, större galax: Milkomedia. De dubbla supermassiva svarta hålen kommer att kretsa runt varandra, och så småningom slå samman in i ett ännu mer massivt svart hål.
Vår position i galaxen kommer att förändras; vi kommer förmodligen att pressas ut till de yttre delarna av galaxens gloria – minst 100 000 ljusår från centrum. Eftersom solen fortfarande kommer att ha miljarder år kvar, kan någon framtida form av liv på jorden finnas kvar för att se dessa händelser utvecklas.
Sammanslagningsprocessen kommer att vara avslutad cirka 7 miljarder år från nu.
Det är dock inte slutet på galaxen. Det kommer fortfarande att vara en ö i rymden, med stjärnor som kretsar kring en central kärna. Under en lång tidsperiod beräknas dock vara mellan 101910tjugoår. Galaxen kommer att erodera, med alla stjärnor som flyr in i det intergalaktiska rymden.
End of Stars – 100 biljoner år från nu
Vi kan titta ut i Vintergatan och se stjärnor bildas runt omkring oss. Det finns fortfarande tillräckligt med gas och damm kvar i Vintergatan för att skapa helt nya generationer av stjärnor. Men när vi tittar på andra galaxer kan vi se äldre, elliptiska galaxer som redan har förbrukat sin fria gas och damm. Istället för de ljusa, heta stjärnorna vi ser i stjärnbildande regioner, kyls dessa åldrande röda galaxer ner.
En dag kommer det inte att finnas nybildade stjärnor alls. Och så en dag kommer den sista stjärnan att förbruka det sista av sitt vätebränsle, bli en röd jätte och sedan tona bort till en vit dvärg. Även de svagaste stjärnorna, de svala röda dvärgarna kommer att använda upp sitt bränsle – även om det kan ta ytterligare 10 biljoner år eller så. De kommer också att förvandlas till svarta dvärgar.
Och så, om cirka 100 biljoner år från nu, kommer varje stjärna i universum, stor som liten, att vara en svart dvärg . En inert bit materia med massan av en stjärna, men vid universums bakgrundstemperatur.
The End of Regular Matter – 1030år
Så nu har vi ett universum utan stjärnor, bara kalla svarta dvärgar. Det kommer också att finnas neutronstjärnor och svarta hål kvar från tiden då det fanns stjärnor i universum. Universum kommer att vara helt mörkt.
En framtida observatör kan lägga märke till en och annan blixt, när något föremål interagerar med ett svart hål. Dess materia kommer att spridas ut i en ansamlingsskiva runt det svarta hålet. Och under en kort period kommer den att blossa upp och avge strålning. Men då kommer det också att läggas till massan av det svarta hålet. Och allt kommer att mörkna igen.
Klumpar av materia och binära svarta dvärgar kommer att smälta samman och skapa nya svarta hål, och dessa svarta hål kommer att konsumeras av ännu större svarta hål. Det kan hända att all materia inom en lång framtid kommer att existera i ett fåtal, riktigt massiva svarta hål.
Men även om materien undkommer detta öde, är den dömd till slut. Vissa fysikteorier förutspår att protoner är instabila under långa tidsperioder. De kan bara inte hålla. Allt material som inte förbrukades av ett svart hål kommer att börja förfalla. Protonerna kommer att förvandlas till strålning och lämnar en fin dimma av elektroner, positroner, neutriner och strålning för att spridas ut i rymden.
Teoretiker räknar med att alla protoner i universum kommer att sönderfalla under loppet av 1030år.
Slutet på svarta hål – 10100år
Svarta hål ansågs vara enkelriktade gator. Materien går in, men den kommer inte ut. Men den berömda astrofysikern Stephen Hawking vände på det konceptet med sin teori om att svarta hål kan avdunsta. Det är inte mycket, och det är inte snabbt, men svarta hål släpper ut en liten mängd strålning tillbaka till rymden.
När det släpper ut denna strålning förlorar det svarta hålet faktiskt massa och förångas slutligen helt. Mängden strålning ökar när det svarta hålet tappar massa. Det är faktiskt möjligt att det kan generera en slutlig skur av röntgenstrålar och gammastrålar när den försvinner helt. Framtida observatörer (som överlevde att deras protoner förföll) kan se en och annan blixt i ett annars mörkt universum.
Och sedan om cirka 10100år kommer det sista svarta hålet att vara borta. Allt som återstår är strålningen som sänds ut.
Alltings slut - 10100år och längre fram
När det sista svarta hålet avdunstar är allt som kommer att finnas kvar i universum strålningsfotoner och elementarpartiklar som undkommit fångst av svarta hål. Temperaturen i hela universum kommer att nå en sluttemperatur strax över absolut noll.
Mörk energi kan spela en framtida roll, fortsätta universums expansion, accelerera var och en av dessa elementarpartiklar och fotoner bort från varandra tills de effektivt är avskurna från varandra. Ingen framtida gravitation kommer att föra dem samman igen.
Kanske blir det en annan Big Bang någon gång. Kanske är universum cykliskt och hela processen kommer att starta upp igen.
Det kanske det inte gör, och denna dystra framtid för ett kallt, dött universum är allt som väntar oss. Det är inte lyckligt, men det är imponerande att tänka på den långa framtiden som ligger framför oss, och det hjälper oss att uppskatta den livliga tidsåldern vi lever i idag.
