Koniec świata nie jest tajemnicą. Naukowcy wiedzą, kiedy i jak do niego dojdzie

Zaczniemy od gwiazd, następnie wkroczymy do Galaktyki, do Wszechświata i dalej. Co powiedział Buzz Astral w "Toy Story"? "Na koniec świata i jeszcze dalej". Wszechświat jest duży. Zaczniemy od rozmiarów i skali kosmosu, który jest większy, niż się spodziewasz. Jest gorętszy, niż się spodziewasz. Jest rzadszy, niż się spodziewasz. Wszystko, co myślisz na temat Wszechświata, jest mniej egzotyczne niż rzeczywistość Wszechświata.

(…)

Zobacz także: Polska to raj dla poszukiwaczy dinozaurów. Wiemy, gdzie odkrywane są nowe gatunki [TYLKO W WP]

Astronomowie mają skłonność do nazywania rzeczy takimi, jakie są. Duże czerwone gwiazdy są nazywane czerwonymi olbrzymami. Małe białe gwiazdy to białe karły. Gdy gwiazda jest zbudowana z neutronów, nazywamy ją gwiazdą neutronową. Gwiazdy, które pulsują, nazywają się pulsarami. Biolodzy wymyślają długie łacińskie nazwy.

Lekarz zapisuje receptę hieroglifami, których pacjent wprawdzie nie rozumie, lecz wręcza receptę farmaceucie. Farmaceuta potrafi odcyfrować receptę, a następnie instruuje nas, kiedy i jak mamy połykać związek chemiczny o długiej, równie niezrozumiałej nazwie. Nazwa najbardziej popularnej molekuły w biochemii składa się z jedenastu sylab: kwas deoksyrybonukleinowy! Ale początek całej przestrzeni, czasu, materii i energii w kosmosie potrafi my opisać dwoma prostymi słowami: Wielki Wybuch.

Zajmujemy się nauką, w której królują monosylaby, ponieważ Wszechświat jest dostatecznie złożony i trudny do zrozumienia. Nie ma powodów, aby jeszcze dodatkowo sobie utrudniać życie przez stosowanie wielkich słów.

Chcesz więcej? Istnieją miejsca we Wszechświecie, gdzie grawitacja jest tak silna, że światło nie może się z nich wydostać. Jeżeli tam wpadniesz, to też się nie wydostaniesz. To czarne dziury. Proste, dwusylabowe słowa. Przepraszam, ale musiałem to zrzucić z siebie.

Jak gęsta jest gwiazda neutronowa? Weźmy naparstek materii gwiazdy neutronowej. Niegdyś ludzie szyli ubrania ręcznie, za pomocą igły. Naparstek chronił palce przez ukłuciem igłą. Aby uzyskać gęstość gwiazdy neutronowej, należy stado 100 milionów słoni zmieścić w tym naparstku. Innymi słowy, jeżeli umieścisz 100 milionów słoni na jednej szalce wagi, a naparstek materii gwiazdy neutronowej na drugiej szalce, to się zrównoważą. Całkiem gęsta ta gwiazda.

Grawitacja gwiazdy neutronowej jest również bardzo silna. Jak bardzo? Zejdźmy na jej powierzchnię i sprawdźmy. Jedna z metod pomiaru grawitacji polega na sprawdzeniu, ile energii potrzeba, aby coś podnieść. Jeżeli grawitacja jest silna, potrzeba więcej energii. Wchodząc schodami na pierwsze piętro, zużywam pewną ilość energii, która mieści się w granicach moich energetycznych rezerw.

Wyobraźmy sobie jednak wysoki na 20 tysięcy kilometrów klif na hipotetycznej planecie, gdzie grawitacja jest podobna do ziemskiej. Ile energii zużyjesz, wspinając się wzdłuż pionowej ściany klifu od podnóża do szczytu? Będziesz musiał skonsumować pokaźną liczbę energetyzujących batoników lub jakichś innych wysokokalorycznych, łatwo przyswajalnych produktów. Wspinając się w dość szybkim tempie 100 metrów na godzinę, przez 24 godziny na dobę, spędzisz na tym klifie ponad 22 lata. Tyle samo energii będziesz potrzebował, aby na powierzchni gwiazdy neutronowej wspiąć się tak wysoko, ile wynosi grubość kartki papieru. Gwiazdy neutronowe prawdopodobnie nie są siedliskiem życia.

Przeszliśmy od jednego protonu na metr sześcienny do 100 milionów słoni w jednym naparstku. O czym jeszcze nie mówiliśmy? O temperaturze. Zacznijmy od gorących okolic. Na powierzchni Słońca temperatura wynosi około 6 tysięcy kelwinów (6000 K). W takiej temperaturze wszystko zamienia się w gaz, dlatego Słońce jest wielką kulą gazu (dla porównania, średnia temperatura na powierzchni Ziemi wynosi zaledwie 287 K).

A jaka temperatura panuje we wnętrzu Słońca? Jak łatwo się domyślić, w środku jest cieplej niż na powierzchni — istnieją na to przekonujące dowody, jak zobaczymy w dalszej części tej książki. W centrum Słońca jest około 15 milionów kelwinów. W takiej temperaturze dzieją się zdumiewające rzeczy. Protony poruszają się bardzo szybko. W normalnych warunkach dwa protony się odpychają, ponieważ mają taki sam (dodatni) ładunek. Jeżeli jednak poruszają się dostatecznie szybko, mogą przezwyciężyć odpychającą siłę i zbliżyć się do siebie na tak małą odległość, że włączy się całkiem inna siła — oprócz elektrostatycznej siły odpychającej pojawi się także siła przyciągająca, która działa na bardzo małych odległościach. Jeżeli dwa protony znajdą się w zasięgu tej siły, to się połączą.

Ta siła ma swoją nazwę — oddziaływanie silne. Tak, to jest oficjalna nazwa siły jądrowej, która jest odpowiedzialna za wiązanie protonów i powstawanie nowych pierwiastków, na przykład za przekształcanie wodoru w hel. Głęboko w swoich wnętrzach gwiazdy produkują pierwiastki cięższe od tych, z którymi się narodziły.

Zobacz także: Niespodzianka. Nowa książka E.L. James jest tak zła, że recenzenci zagotowali się

No to teraz się ochłodzimy. Jaka jest temperatura całego Wszechświata? Wszechświat rzeczywiście ma temperaturę jako pozostałość po Wielkim Wybuchu. 13,8 miliarda lat temu cała przestrzeń, czas, energia i materia, jaką obecnie widzimy, była skupiona w jednym miejscu. Rodzący się Wszechświat był gorącym kotłem materii i energii. Kosmiczna ekspansja schłodziła Wszechświat do około 2,7 K.

Wszechświat nadal się rozszerza. Jakkolwiek niepokojąco to zabrzmi, podróżujemy bez biletu powrotnego. Narodziliśmy się w Wielkim Wybuchu i będziemy się zawsze rozszerzać. Temperatura będzie się obniżać, osiągając 2 K, następnie 1 K, następnie 1/2K, asymptotycznie dążąc do absolutnego zera.

Ostatecznie, ze względu na efekt odkryty przez Stephena Hawkinga (…) temperatura może osiągnąć około 7 × 10-31, lecz to żadna pociecha. Gwiazdy wypalą całe swoje termojądrowe paliwo i stopniowo wymrą, znikając po kolei z nieba. Nowe gwiazdy wciąż powstają z międzygwiezdnych obłoków, więc zapasy gazu w obłokach nieustannie się zmniejszają. Gwiazdy powstają z gazu, żyją, ewoluują i zostawiają po sobie końcowe produkty gwiezdnej ewolucji: czarne dziury, gwiazdy neutronowe, białe karły. To potrwa tak długo, aż wszystkie światła w Galaktyce zgasną, jedno po drugim. Galaktyka gaśnie. Wszechświat gaśnie. Zostaną tylko czarne dziury, emitujące słabiutkie promieniowanie — również odkryte przez Stephena Hawkinga. I kosmos się skończy, ale nie wybuchem, lecz piskiem.

Na długo przed tym, zanim wymrze cały kosmos, taki sam los spotka nasze Słońce. Początkowo spuchnie, i to tak, że nikt nie chciałby być w pobliżu. Gdy Słońce umiera, skomplikowane procesy termiczne w jego wnętrzu powodują, że zewnętrzna powłoka się rozszerza. Słońce staje się większe, coraz większe, stopniowo zajmując coraz większy obszar w polu widzenia, a rozszerzając się, pochłonie Merkurego, a następnie także Wenus.

Za 5 miliardów lat Ziemia będzie nadpalonym węgielkiem krążącym tuż nad powierzchnią Słońca. Oceany wyparują dużo wcześniej, atmosfera zostanie rozgrzana do takiej temperatury, że wszystkie atmosferyczne cząstki uciekną w przestrzeń. Życie w takiej formie, w jakiej je znamy, przestanie istnieć. Za mniej więcej 7,6 miliarda lat Ziemia wpadnie w atmosferę Słońca i wyparuje.

Miłego dnia!

(…)

Powyższy fragment pochodzi z książki Neila deGrasse'a Tysona, Michaela A. Straussa i J. Richarda Gotta "Witamy we Wszechświecie. Podróż astrofizyczna", która ukazała się nakładem Wydawnictwa Zysk i S-ka.