在過去的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)歷了幾千億個星系的形成，以及成千上萬個星系聚集成星系團(tuán)、超星系團(tuán)和細(xì)絲結(jié)構(gòu)的過程。我們知道了宇宙過去的故事，那么未來呢？我們今天就跨越1000億年，看看我們的宇宙在未來是什么樣的？ 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5000萬光年，在可觀測的宇宙中充滿了超過1000億個大星系，這些星系距離我們幾百萬到幾百億光年不等。這就是我們身處的宇宙。 對我們來說宇宙年齡138億年是很長很長的一段時間，但實際上宇宙仍然處于早期階段，在未來宇宙將會一直存在、并且不斷地膨脹。 太陽系和銀河系的未來根據(jù)我們對恒星演化的理解，太陽應(yīng)該還能撐個70億年左右，也就是說在來到1000億年后的宇宙，太陽應(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10萬倍的恒星殘??！ 太陽殘留的白矮星僅靠自己的余熱發(fā)光，最終也會失去熱量并且冷卻成一顆完全看不見的黑矮星，但這個過程非常緩慢，1000億年后太陽殘留的核心仍然是可見的。而我們的地球呢？如果我們的地球能在太陽的紅巨星階段有幸存活下來，在太陽死后我們的地球?qū)恢贝嬖?，但會成為一顆流浪行星， 地球上唯一存在的是寒冷、貧瘠、毫無生氣的巖石。 屆時我們的銀河系看起來也會和現(xiàn)在非常不同。再也看不到巨大的螺旋結(jié)構(gòu)，圓盤和旋臂，因為在40億年后，不可抗拒的引力會將銀河系、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、恒星的碰撞將會引起激烈的恒星形成過程，使兩個星系出現(xiàn)更多藍(lán)色的年輕恒星。但是這些質(zhì)量巨大的藍(lán)色恒星不會存在很長時間，大約也就幾十萬年到幾百萬年，這些恒星會在超新星的爆發(fā)中死亡。在一代又一代的恒星誕生、死亡的過程中，星系內(nèi)氫的含量會大幅下降，并不說沒有氫，氫的含量在宇宙中會永遠(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是怎樣的在1000億年之后，我們的本星系群將會是一個巨大、古老橢圓星系，星系中恒星的形成非常罕見，也很少能看見超新星爆發(fā)，一切都是那么的平靜，因為夜空中剩下的所有恒星都是一些溫度很低、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發(fā)生很大的變化，例如：恒星的光度會變低很多，夜空中橫跨天空的星系會變得更大，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，在這個古老的星系中會比今天的任何一個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，都不會以我們現(xiàn)在所能看到的形式存在。 對1000億年后銀河系的任何觀測者來說，當(dāng)他們眺望銀河系之外時，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，暗能量會驅(qū)動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，包括目前可見宇宙之外的星系都會加速遠(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)，都會變得不可見，也不會留下任何可測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。 我們看不到任何來自宇宙大爆炸的信息我們發(fā)現(xiàn)宇宙正在膨脹的這個事實，是第一個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的余暉，微波背景他們也無法探測到！現(xiàn)在看起來是2.725開爾文的微波輻射，相對密度為每立方厘米有411個光子，從現(xiàn)在起到1000億年后這個情況會和現(xiàn)在發(fā)生很大的不同。 宇宙1000億年的膨脹將會把宇宙微波背景輻射的波長拉到無線電波的波段，并嚴(yán)重稀釋光子的密度，以至于當(dāng)時的人們需要一個地球大小的射電望遠(yuǎn)鏡才能觀察到宇宙充滿無線電輻射！可以肯定地是1000億年后波動仍然會存在，但會衰弱到今天波動的10萬分之一，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直徑是FAST4萬倍的望遠(yuǎn)鏡來探測大爆炸遺跡！你覺得他們會發(fā)現(xiàn)微波輻射嗎？
總結(jié)：我們幸運的誕生在了宇宙年輕的時候所以我們誕生在宇宙年輕的時候，真的很幸運，年輕就代表活力，因此現(xiàn)在的宇宙中每時每刻都有新的恒星形成和死亡，給了我們很多的觀測機(jī)會，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簡單的電視天線就能接收到微波輻射的信號。這些都給了我們很多關(guān)于宇宙過去和未來的信息。
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，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？
1000億年，我們的太陽已經(jīng)消失了很長一段時間，但是目前太陽系的所有物質(zhì)和能量將會繼續(xù)存在于整個宇宙中，而這些物質(zhì)、能量可能會在一個新的恒星系統(tǒng)中，一個新的行星上，獲得另外一次成為生命的機(jī)會。 以上的故事就是對我們每個人未來的一瞥；你肯定會更加珍惜明天！ |
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