宇宙的未来(看看宇宙的未来会是什么样子？)

“向前看总是明智的，但向前看并不容易。”-温斯顿·丘吉尔

在过去的138亿年里，我们首次从电离质子和中子的海洋中形成了原子核。随着空之间的冷却膨胀，电子被俘获，形成中性原子。然后在引力作用下，气体云(氢气和氦气)收缩形成第一批恒星，见证了几代恒星的死亡和重生。此外，在最大的尺度上，宇宙经历了数千亿个星系的形成和数千个星系聚集成星系团、超星系团和丝状结构的过程。我们知道宇宙过去的故事，但未来呢？我们将跨越今天的1000亿年，看看未来我们的宇宙是什么样子。

在星系结构形成，一切尘埃落定之后，我们发现自己置身于一个巨大而不起眼的螺旋星系中。我们的星系是本星系团中的第二大星系，距离最近的大星系团中心超过5000万光年。可观测的宇宙中有超过1000亿个大星系，距离我们几百万到几百亿光年不等。这就是我们生活的宇宙。

对于我们来说，宇宙的年龄是138亿年，这是一段很长的时间。但事实上，宇宙还处于早期阶段，未来还会一直存在和膨胀。

以及太阳系和银河系的未来。

按照我们对恒星演化的理解，太阳应该还能存在70亿年左右，也就是说，在1000亿年后的宇宙中，太阳应该早在930亿年前就已经耗尽了其核心的最后一颗核燃料，经历了红巨星阶段。最后外层氢壳会被吹走形成行星状星云，内核(碳、氧和更重的元素)会收缩成白矮星，质量和地球差不多大，但密度是地球恒星残骸的10万倍！

太阳的残余白矮星仅靠自身的余热发光，最终会失去热量冷却成完全看不见的黑矮星，但这个过程非常缓慢，太阳的残余核心在1000亿年后依然可见。我们的地球呢？如果我们的地球有幸在太阳的红巨星阶段存活下来，那么太阳死后我们的地球将一直存在，但它将成为一颗流氓行星。地球上唯一存在的是冰冷、贫瘠、没有生命的岩石。

到那时，我们的银河系将会变得非常不同。我们再也看不到巨大的螺旋结构、圆盘和旋臂，因为在40亿年后，不可抗拒的引力将把银河系、仙女座星系、大小麦哲伦星系和许多生活在我们自己星系群里的短卫星星系团聚集在一起，它们将合并形成一个更大的星系结构——椭圆星系。

在最初合并后的数十亿年里，星系中气体云和恒星的碰撞会造成恒星形成过程的激烈，使两个星系中出现更多蓝色的年轻恒星。但是这些大质量蓝星不会存在很长时间，也只会维持几十万到几百万年。这些恒星将在超新星爆炸中死亡。在一代又一代恒星诞生和死亡的过程中，星系中的氢含量会急剧下降，并不是说没有氢，氢含量在宇宙中永远占优势，而是剩余气体形成新恒星的速率会远远低于当前速率，最多是当前恒星形成速率的0.2%。

1000亿年后的天空空会是什么样子？

1000亿年后，我们的本星系群将是一个巨大的、古老的椭圆星系。星系中恒星的形成非常罕见，超新星爆发也很少见到。一切都是那么平静，因为黑夜里剩下的所有星星空都是温度低、质量低、颜色红的矮星。

相比今天的夜空，也会发生很大的变化。比如恒星的光度会低很多，夜晚的跨天星系空/[k0/]会变大，形状也不一样。我们接收到的大部分会是红光和红外光，而不是我们今天看到的紫外光、可见光和红外光的混合。

恒星的残余物:白矮星、黑洞和中子星，在这个古老的星系中会比今天的任何其他星系都多得多，而且这些都是相对较小的影响。

最重要的是，今天存在的一切，包括我们所知道的，在1000亿年后，都不会以我们现在能看到的形式存在。

对于1000亿年后银河系的任何一个观测者来说，当他们向银河系外看的时候，他们看到的宇宙和我们看到的宇宙有很大的不同。

他们在宇宙中除了看到自己的星系，什么都没有。我们知道现在的宇宙正在加速膨胀，这是暗能量造成的。暗能量会驱动宇宙中所有其他星系，所有不受本星系群引力束缚的星系，包括目前可见宇宙之外的星系，都会加速远离我们。即使是最近的星系，比如室女座的其他星系团，狮子座的星系，甚至距离我们非常近的M81星系团，也会变得看不见，没有留下任何可测量的特征和之前的证据。

如果人类在1000亿年后出生在一个宜居星球上，他们会得出结论，我们的星系是宇宙中唯一的星系。

我们看不到BIGBANG的任何信息。

我们发现宇宙正在膨胀的事实是指导我们提出大爆炸起源的第一个证据。1000亿年后，人们发现不了宇宙在膨胀，更不用说研究宇宙的起源了。更严重的是:

甚至大爆炸的余晖和微波背景都无法被他们探测到！现在它看起来像2.725开尔文的微波辐射，相对密度为每立方厘米411个光子。从现在到1000亿年后，这种情况会和现在有很大的不同。

宇宙的1000亿次膨胀会把宇宙微波背景辐射的波长拉到无线电波的波段，严重稀释光子密度，以至于当时的人们需要一个地球大小的射电望远镜才能观测到宇宙中充满了无线电辐射！1000亿年后波动依然存在是肯定的，但会减弱到今天波动的十分之一。但作为科学研究，不可能在微波背景下找到宇宙起源的信息。

下图是中国的“天空之眼”FAST，是目前世界上最大的射电望远镜。1000亿年后，人类需要一个直径是fast 4 4万倍的望远镜来探测宇宙大爆炸的遗迹！你认为他们会发现微波辐射吗？

总结:我们幸运地出生在宇宙年轻的时候。

所以，我们真的很幸运，出生在宇宙年轻的时候。年轻意味着活力。所以现在的宇宙中每时每刻都有新的恒星形成和消亡，这给了我们大量的观测机会。现在天空空也充满了星系和星团。大爆炸留下的余晖还停留在微波波段，光子密度足够高。我们甚至可以用简单的电视天线接收微波辐射信号。这些都给了我们很多关于宇宙过去和未来的信息。

1000亿年后，我们身体中的许多原子将成为不同恒星和行星的一部分，在分子结构中，它们将与今天甚至不属于银河系的原子结合。那时，我想知道这个原子是否还记得我们？还记得曾经生活在我们的身体里吗？

在1000亿年的时间里，我们的太阳已经消失了很久，但目前太阳系的所有物质和能量将继续存在于整个宇宙中，而这些物质和能量可能在新的恒星系统和新的行星中获得另一次成为生命的机会。

上面的故事，是我们每个人未来的一瞥；你一定会更加珍惜明天！