จักรวาลจะสิ้นสุดอย่างไร?

จักรวาลจะสิ้นสุดลงด้วยภาวะหนาวสั่นครั้งใหญ่ การฉีกขาดครั้งใหญ่ หรือบางสิ่งที่แปลกยิ่งกว่านั้น?ร่วมมองไปยังอนาคตอันไกลโพ้นกับนักดาราศาสตร์จากหอดูดาว Royal Greenwich

สิ่งดีๆ ทั้งหลายย่อมต้องสิ้นสุดลง ในชีวิต เราคิดถึงเรื่องต่างๆ เช่น การสิ้นสุดของวันหยุดพักร้อนหรือการกล่าวคำอำลาเพื่อนๆ ที่โรงเรียน แต่เหตุการณ์เหล่านี้เป็นเพียงเรื่องเล็กน้อยเมื่อเทียบกับกาลเวลาของจักรวาล นักดาราศาสตร์จากหอดูดาวกรีนิชแห่งสหราชอาณาจักร พิจารณาว่าอะไรจะเกิดขึ้นในอีกหลายพันล้านและล้านล้านปีข้างหน้า และจุดจบของทุกสิ่งจะเป็นอย่างไร... มาดูกัน!

บทความนี้ดัดแปลงมาจาก Space Oddities: An Astronomy Miscellany ซึ่งเป็นหนังสือเล่มใหม่จาก Royal Greenwich Observatory ปล่อยให้นักดาราศาสตร์นำคุณไปพบกับความลึกลับที่น่าเกรงขามของจักรวาล หนังสือเล่มนี้เต็มไปด้วยการค้นพบอันน่าทึ่ง ทฤษฎีอันน่าทึ่ง และข้อเท็จจริงอันน่าเหลือเชื่อ

จุดสิ้นสุดของโลก

ดวงอาทิตย์ของเราเป็นลูกบอลก๊าซขนาดยักษ์ และเป็นแหล่งความร้อนและแสงสว่างของเรา นั่นคือเหตุผลว่าทำไมโลกจึงเหมาะกับการอยู่อาศัยของมนุษย์แต่ก็จะเป็นสาเหตุของชะตากรรมอันโชคร้ายของโลกใบนี้เช่นกัน

ดวงอาทิตย์ปลดปล่อยพลังงานที่สร้างจากปฏิกิริยาฟิวชันนิวเคลียร์ที่แกนกลาง โดยไฮโดรเจนจะถูกแปลงเป็นฮีเลียม ในปัจจุบันดวงอาทิตย์มีปริมาณไฮโดรเจนเหลืออยู่ประมาณครึ่งหนึ่งแล้ว อย่างไรก็ตาม ในที่สุดไฮโดรเจนจะหมดลง และเมื่อถึงจุดนั้น แกนกลางของดวงอาทิตย์จะเริ่มยุบตัวเข้าด้านใน ชั้นนอกจะขยายตัวจนกลายเป็นดาวฤกษ์ยักษ์แดง

ยังไม่ทราบว่าดวงอาทิตย์จะขยายตัวมากเพียงใด แต่การประมาณการในปัจจุบันระบุว่าดวงอาทิตย์จะกลืนกินดาวพุธ ดาวศุกร์ และอาจรวมถึงโลกด้วย “บางที” ก็ดีใช่ไหม? ผิด! แม้ว่าดวงอาทิตย์จะไม่โคจรมาถึงโลก ความร้อนมหาศาลจากดวงอาทิตย์ซึ่งถือเป็นดาวยักษ์ใหญ่ในขณะนั้นก็เพียงพอที่จะทำให้มหาสมุทรของโลกระเหยไป เพิ่มอุณหภูมิพื้นผิวขึ้นหลายร้อยองศา และคร่าชีวิตทุกชีวิตที่เรารู้จักไปจนหมด

เวลาจนถึงวันสิ้นโลก:ประมาณ 5 พันล้านปี

จุดสิ้นสุดของระบบสุริยะ

นี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของการสิ้นสุดชีวิตของดวงอาทิตย์ หลังจากระยะดาวยักษ์แดง ชั้นนอกของดาวฤกษ์จะขยายตัวออกไปในอวกาศต่อไป จนกระทั่งสร้างเนบิวลาดาวเคราะห์ (ไม่เกี่ยวอะไรกับดาวเคราะห์เลย!) ชั้นนอกจะทิ้งดาวแคระขาวไว้ซึ่งเป็นแกนกลางของดาวฤกษ์รุ่นเก่า

ในกระบวนการนี้ ดว���อาทิตย์จะสูญเสียมวลไปประมาณครึ่งหนึ่ง ส่งผลให้ดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ (ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน) เคลื่อนที่ออกไปและมีวงโคจรที่กว้างขึ้น พวกมันจะเสถียรน้อยลงเมื่อเคลื่อนตัวออกห่างจากแรงโน้มถ่วงที่ยึดพวกมันไว้ ทำให้ดาวดวงอื่นสามารถจับพวกมันได้ง่ายขึ้น

แม้ว่าจักรวาลจะมีขนาดใหญ่มาก แต่ในระยะเวลาอันยาวนาน ปฏิสัมพันธ์ของแรงโน้มถ่วงกับระบบดาวฤกษ์อื่นที่โคจรผ่านไปอาจทำให้เกิดความผันผวน และอาจทำให้ดาวเคราะห์บางดวงถูกผลักออกจากระบบไปโดยสิ้นเชิงได้ ดาวเคราะห์ 'หลงทาง' เหล่านี้สามารถเคลื่อนที่ได้นานหลายล้านปีโดยไม่ถูกรบกวน แต่พวกมันอาจถูกระบบดาวอื่นจับตัวไว้และเข้าสู่วงโคจรของดวงดาวดวงใหม่ จำนวนตัวแปรที่เกี่ยวข้องทำให้การเปลี่ยนแปลงประเภทนี้ยากที่จะคาดเดาแม้แต่ในระดับเบื้องต้น แต่การเผชิญหน้ากันของดวงดาวอาจทิ้งเศษซากของดาวแคระขาวของดวงอาทิตย์ไว้ในที่สุด

ระยะเวลาจนถึงจุดสิ้นสุดของระบบสุริยะ:ประมาณ 8 พันล้านปี

จุดสิ้นสุดของกาแล็กซี่

เราทราบดีว่าในอีกไม่กี่พันล้านปีข้างหน้า ทางช้างเผือกจะรวมตัวกับดาราจักรชนิดก้นหอยขนาดใหญ่ที่อยู่ใกล้เราที่สุดอย่างดาราจักรแอนดรอเมดา แต่การรวมตัวกันครั้งนี้อาจไม่ใช่เพียงครั้งเดียวที่ทางช้างเผือกของเราต้องเผชิญ

เนื่องจากแรงโน้มถ่วง กาแล็กซีส่วนใหญ่จึงเคลื่อนที่เป็นกลุ่ม ทางช้างเผือกเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มท้องถิ่นซึ่งประกอบด้วยกาแล็กซีประมาณ 40 แห่งที่เดินทางผ่านจักรวาล เป็นไปได้ว่าในอีกนับหมื่นล้านปีข้างหน้า กาแล็กซีทั้งหมดเหล่านี้จะรวมตัวกันเป็นกาแล็กซีทรงรีขนาดใหญ่กาแล็กซีหนึ่งเดียว โดยไม่ทิ้งหลักฐานใด ๆ ที่บ่งชี้อดีตที่แยกจากกันของพวกมัน

เวลาจนถึงจุดสิ้นสุดของทางช้างเผือก:ประมาณ 100 พันล้านปี

จุดจบของจักรวาลวิทยา

จักรวาลเองกำลังขยายตัว เราสังเกตว่ากาแล็กซีกำลังเคลื่อนที่ออกไป และยิ่งอยู่ห่างออกไปมากเท่าไร ก็ยิ่งเคลื่อนที่เร็วขึ้นเท่านั้น ในระยะทางที่ไกลมากๆ กาแล็กซีสามารถเคลื่อนที่ออกไปได้เร็วกว่าความเร็วแสง

หากเป็นเช่นนี้ต่อไป จักรวาลจะขยายตัวอย่างรวดเร็วมากจนแสงจากกาแล็กซีอันไกลโพ้นไม่สามารถเข้าถึงเราได้อีกต่อไป และเราจะไม่สามารถสังเกตจักรวาลได้อีกต่อไป ท้ายที่สุด สิ่งที่จะคงอยู่ก็คือหลุมดำ ดาวนิวตรอน และดาวแคระดำจำนวนหนึ่ง

โดยทั่วไปสสารจะเสถียร แต่เมื่อเวลาผ่านไปนานมาก เชื่อกันว่าแม้แต่อนุภาคอะตอมพื้นฐาน ซึ่งเป็นองค์ประกอบพื้นฐานที่สุดของสสาร ก็สามารถแตกสลายไปจนเหลือเพียงหลุมดำเท่านั้น

หลุมดำมีมวลมาก ดังนั้นจึงคงอยู่เป็นเวลานาน แม้ว่าจะยังไม่แน่นอน นักฟิสิกส์ทฤษฎีชาวอังกฤษ สตีเฟน ฮอว์คิง (ค.ศ. 2485–2561) ทำนายว่าแม้แต่หลุมดำก็จะแผ่รังสีออกมาอย่างช้าๆ โดยสูญเสียมวลไปจนกระทั่ง "ระเหย" ในที่สุด ซึ่งเป็นสัญญาณแห่งจุดเริ่มต้นของจุดจบ

เวลาจนถึงจุดสิ้นสุดของจักรวาลจักรวาล:ประมาณ 150 พันล้านถึง 10,0 ...
ปี

จุดสิ้นสุดของจักรวาล?

เมื่อหลุมดำสุดท้ายหายไป เราอาจอยู่ในจุดสิ้นสุดของไทม์ไลน์ของจักรวาล ไม่ทราบแน่ชัดว่าจักรวาลจะมีลักษณะเป็นอย่างไร ดังนั้นจุดจบของมันจึงอาจเกิดขึ้นได้หลายวิธี

หากจักรวาลยังคงขยายตัวต่อไป พลังงานจะกระจายออกไปมากจนในที่สุดทุกภูมิภาคภายในจักรวาลก็จะยังคงมีอุณหภูมิเท่าเดิม นี่คือสิ่งที่เรียกว่า Big Freeze เมื่อปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคจะหยุดลง และจักรวาลจะยังคงหยุดนิ่งตลอดไป

แต่ถ้าคุณไม่ชอบแนวคิดของจักรวาลที่เย็นชา มืดมิด และแห้งแล้ง ก็ไม่ต้องกังวลไป! ยังมีความเป็นไปได้อีกมากมายที่คาดไม่ถึงว่าจักรวาลจะสิ้นสุดลงอย่างไร

ตามที่เราทราบ จักรวาลกำลังขยายตัวเร็วขึ้น หากยังคงขยายตัวในอัตราที่เพิ่มขึ้นนี้ต่อไป มันอาจจะขยายตัวอย่างรวดเร็วจนแรงโน้มถ่วงไม่สามารถยึดสิ่งใดๆ ไว้ด้วยกันได้อีกต่อไป บิ๊กแบงจะเกิดขึ้นและทุกสิ่งทุกอย่างตั้งแต่กาแล็กซีไปจนถึงอะตอมจะแตกสลาย สิ่งที่หลงเหลืออยู่คืออนุภาคแต่ละอนุภาคที่เคลื่อนที่ผ่านอวกาศที่ดูเหมือนว่างเปล่าและไร้กาลเวลา

อย่างไรก็ตาม อาจยังมีความหวังอยู่ เนื่องจากนักวิทยาศาสตร์บางคนกล่าวว่าจักรวาลจะไม่ขยายตัวตลอดไป ทฤษฎีบิ๊กแบงระบุว่าในอนาคต ปริมาณสสารในจักรวาลจะมีมากจนแรงโน้มถ่วงจะทำให้การขยายตัวช้าลงและหยุดลง จากนั้นจะย้อนกลับ ส่งผลให้จักรวาลยุบตัวลงจนรวมตัวกันเป็นจุดเล็กๆ ที่เรียกว่าซิงกูลาริตี ก่อนจะขยายตัวอีกครั้ง ก่อให้เกิดบิ๊กแบงอีกครั้ง และนำไปสู่การกำเนิดจักรวาลใหม่ กระบวนการนี้สามารถเกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำเล่า โดยจักรวาลของเราและจักรวาลในอนาคตติดอยู่ในวัฏจักรของการหดตัวและขยายตัวที่ไม่มีวันสิ้นสุด

เวลาจนกว่าจะถึงจุดสิ้นสุดของจักรวาล:ประมาณ 1,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,
000. ... 00, 000, 000,
...
ปี... บางทีนะ