在過(guò)去的138億年里，我們從電離的質(zhì)子和中子的海洋中首次形成了原子核，隨著空間的冷卻并膨脹俘獲電子形成了中性原子，緊接著在引力的作用下（氫、氦）氣體云收縮，形成了第一批恒星，并且見(jiàn)證了幾代恒星的死亡和重生。此外，在最大的尺度上，宇宙經(jīng)歷了幾千億個(gè)星系的形成，以及成千上萬(wàn)個(gè)星系聚集成星系團(tuán)、超星系團(tuán)和細(xì)絲結(jié)構(gòu)的過(guò)程。我們知道了宇宙過(guò)去的故事，那么未來(lái)呢？我們今天就跨越1000億年，看看我們的宇宙在未來(lái)是什么樣的？ 在星系結(jié)構(gòu)形成，一切塵埃落定之后，我們發(fā)現(xiàn)自己身處在一個(gè)巨大而又不起眼的螺旋星系中，我們的星系是本地星系群中的第二大星系，距離最近的大星系團(tuán)中心超過(guò)5000萬(wàn)光年，在可觀測(cè)的宇宙中充滿了超過(guò)1000億個(gè)大星系，這些星系距離我們幾百萬(wàn)到幾百億光年不等。這就是我們身處的宇宙。 對(duì)我們來(lái)說(shuō)宇宙年齡138億年是很長(zhǎng)很長(zhǎng)的一段時(shí)間，但實(shí)際上宇宙仍然處于早期階段，在未來(lái)宇宙將會(huì)一直存在、并且不斷地膨脹。 太陽(yáng)系和銀河系的未來(lái)根據(jù)我們對(duì)恒星演化的理解，太陽(yáng)應(yīng)該還能撐個(gè)70億年左右，也就是說(shuō)在來(lái)到1000億年后的宇宙，太陽(yáng)應(yīng)該早在930億年前就耗盡了其核心最后的核燃料，經(jīng)歷紅巨星階段。最后將外層的氫殼吹走形成行星狀星云，而內(nèi)部核心（碳、氧和更重的元素）將收縮成一顆白矮星，其質(zhì)量約為地球的大小，但密度是地球的10萬(wàn)倍的恒星殘??！ 太陽(yáng)殘留的白矮星僅靠自己的余熱發(fā)光，最終也會(huì)失去熱量并且冷卻成一顆完全看不見(jiàn)的黑矮星，但這個(gè)過(guò)程非常緩慢，1000億年后太陽(yáng)殘留的核心仍然是可見(jiàn)的。而我們的地球呢？如果我們的地球能在太陽(yáng)的紅巨星階段有幸存活下來(lái)，在太陽(yáng)死后我們的地球?qū)?huì)一直存在，但會(huì)成為一顆流浪行星， 地球上唯一存在的是寒冷、貧瘠、毫無(wú)生氣的巖石。 屆時(shí)我們的銀河系看起來(lái)也會(huì)和現(xiàn)在非常不同。再也看不到巨大的螺旋結(jié)構(gòu)，圓盤(pán)和旋臂，因?yàn)樵?0億年后，不可抗拒的引力會(huì)將銀河系、仙女座星系，大小麥哲倫星系以及眾多居住在本星系群的矮衛(wèi)星星系，星系團(tuán)聚集在一起，發(fā)生大融合，形成更大的星系結(jié)構(gòu)——橢圓星系。 在最初合并的幾十億年間，星系氣體云、恒星的碰撞將會(huì)引起激烈的恒星形成過(guò)程，使兩個(gè)星系出現(xiàn)更多藍(lán)色的年輕恒星。但是這些質(zhì)量巨大的藍(lán)色恒星不會(huì)存在很長(zhǎng)時(shí)間，大約也就幾十萬(wàn)年到幾百萬(wàn)年，這些恒星會(huì)在超新星的爆發(fā)中死亡。在一代又一代的恒星誕生、死亡的過(guò)程中，星系內(nèi)氫的含量會(huì)大幅下降，并不說(shuō)沒(méi)有氫，氫的含量在宇宙中會(huì)永遠(yuǎn)占主導(dǎo)地位，而是剩下的氣體形成新恒星的速度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于目前的速度，最多是現(xiàn)在恒星形成速度的0.2%。 1000億年后的天空看起來(lái)是怎樣的在1000億年之后，我們的本星系群將會(huì)是一個(gè)巨大、古老橢圓星系，星系中恒星的形成非常罕見(jiàn)，也很少能看見(jiàn)超新星爆發(fā)，一切都是那么的平靜，因?yàn)橐箍罩惺Ｏ碌乃泻阈嵌际且恍囟群艿?、質(zhì)量很低、顏色發(fā)紅的矮星。 與我們今天的夜空相比也會(huì)發(fā)生很大的變化，例如：恒星的光度會(huì)變低很多，夜空中橫跨天空的星系會(huì)變得更大，形狀也與今天得不同，我們接收到的絕大多數(shù)光將是紅光和紅外光，而不是我們今天看到的紫外光、可見(jiàn)光、紅外光的混合。 恒星的殘余物：白矮星、黑洞和中子星，在這個(gè)古老的星系中會(huì)比今天的任何一個(gè)星系中的都要多的多，這些都是比較小的影響。 最重要的是，今天大量存在的東西，包括我們已知的東西，在1000億年后，都不會(huì)以我們現(xiàn)在所能看到的形式存在。 對(duì)1000億年后銀河系的任何觀測(cè)者來(lái)說(shuō)，當(dāng)他們眺望銀河系之外時(shí)，他們看到的宇宙和我們看到的宇宙截然不同。 他們除了能看到自己的星系以外，宇宙中什么也沒(méi)有。我們知道目前的宇宙正在加速膨脹，這是暗能量惹的禍，暗能量會(huì)驅(qū)動(dòng)宇宙中所有其他的星系，所有不受本星系群引力約束的星系，包括目前可見(jiàn)宇宙之外的星系都會(huì)加速遠(yuǎn)離我們。即使是離我們最近的星系，比如室女座中的其他星系團(tuán)、獅子座中的星系，甚至是離我們非常近的M81星系團(tuán)，都會(huì)變得不可見(jiàn)，也不會(huì)留下任何可測(cè)量的特征和之前存在的證據(jù)。 如果人類出生在1000億年后的宜居星球上，他們就會(huì)得出這樣的結(jié)論：我們的星系是宇宙中唯一的星系。 我們看不到任何來(lái)自宇宙大爆炸的信息我們發(fā)現(xiàn)宇宙正在膨脹的這個(gè)事實(shí)，是第一個(gè)指引我們提出宇宙大爆炸起源的證據(jù)，在1000億年后，人們發(fā)現(xiàn)不了宇宙在膨脹，談何研究宇宙的起源。更嚴(yán)重的是： 甚至連大爆炸遺留下來(lái)的余暉，微波背景他們也無(wú)法探測(cè)到！現(xiàn)在看起來(lái)是2.725開(kāi)爾文的微波輻射，相對(duì)密度為每立方厘米有411個(gè)光子，從現(xiàn)在起到1000億年后這個(gè)情況會(huì)和現(xiàn)在發(fā)生很大的不同。 宇宙1000億年的膨脹將會(huì)把宇宙微波背景輻射的波長(zhǎng)拉到無(wú)線電波的波段，并嚴(yán)重稀釋光子的密度，以至于當(dāng)時(shí)的人們需要一個(gè)地球大小的射電望遠(yuǎn)鏡才能觀察到宇宙充滿無(wú)線電輻射！可以肯定地是1000億年后波動(dòng)仍然會(huì)存在，但會(huì)衰弱到今天波動(dòng)的10萬(wàn)分之一，但作為科學(xué)研究，想發(fā)現(xiàn)微波背景關(guān)于宇宙起源的信息已經(jīng)是不可能了。 下圖為中國(guó)的“天眼”FAST，這是目前世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡。1000億年后的人類需要一個(gè)直徑是FAST4萬(wàn)倍的望遠(yuǎn)鏡來(lái)探測(cè)大爆炸遺跡！你覺(jué)得他們會(huì)發(fā)現(xiàn)微波輻射嗎？
總結(jié)：我們幸運(yùn)的誕生在了宇宙年輕的時(shí)候所以我們誕生在宇宙年輕的時(shí)候，真的很幸運(yùn)，年輕就代表活力，因此現(xiàn)在的宇宙中每時(shí)每刻都有新的恒星形成和死亡，給了我們很多的觀測(cè)機(jī)會(huì)，現(xiàn)在的天空中也充滿了星系和星團(tuán)，大爆炸留下的余輝仍然停留在微波波段中，光子密度也足夠大，我們甚至可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的電視天線就能接收到微波輻射的信號(hào)。這些都給了我們很多關(guān)于宇宙過(guò)去和未來(lái)的信息。
而1000億年后，我們身體中的許多原子將成為不同恒星和行星的一部分，在分子結(jié)構(gòu)中與今天甚至不屬于銀河系的原子結(jié)合在一起。到時(shí)，不知道這原子還記得我們不？記得曾經(jīng)在我們的身體里生活過(guò)？
1000億年，我們的太陽(yáng)已經(jīng)消失了很長(zhǎng)一段時(shí)間，但是目前太陽(yáng)系的所有物質(zhì)和能量將會(huì)繼續(xù)存在于整個(gè)宇宙中，而這些物質(zhì)、能量可能會(huì)在一個(gè)新的恒星系統(tǒng)中，一個(gè)新的行星上，獲得另外一次成為生命的機(jī)會(huì)。 以上的故事就是對(duì)我們每個(gè)人未來(lái)的一瞥；你肯定會(huì)更加珍惜明天！ |
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