遠未来の年表：宇宙・恒星・惑星の主要な節目

主要な時代と節目

• 近い将来（0〜100億年）：太陽は、あと数十億年は主系列星として進化を続ける。およそ数十億年後には、太陽は中心核の水素の大部分を使い果たし、赤色巨星へと膨張して地球の環境を変え、最終的には白色矮星の残骸を残す。
• 銀河の再編成（今後およそ10^9年）：天の川銀河とアンドロメダ銀河は、数十億年以内に合体すると見込まれており、その重力的に束縛された局所銀河群は長い間そのまま保たれるが、局所的な恒星の軌道は大きく変わる。
• 恒星時代の終わり（〜10^14年まで）：星形成は、ガスが消費されるか外へ追い出されるにつれて徐々に減少する。低質量星は大質量星よりはるかに長く生きるため、晩期の恒星集団では暗い赤色矮星が支配的になる。
• 縮退時代（約10^14〜10^40年）：通常の恒星のほとんどは死に絶え、白色矮星、中性子星、ブラックホールが残る。生命に適したエネルギー源は乏しくなり、宇宙は無秩序の増大へ向かう。
• ブラックホール時代とその先（約10^40〜10^100年以上）：ブラックホールはホーキング放射によってゆっくり質量を失い、やがて蒸発する。その後の宇宙は、主として低エネルギーの粒子と光子で満たされることになる。

この年表を形作る主要な過程

こうした帰結は、いくつかの物理原理によって決まる。熱力学第二法則はエントロピーの着実な増大を意味し、仕事をするために利用できる有用なエネルギーを減らしていく。恒星内の核融合は、軽い元素をより重い元素へと変え、燃料が尽きるまで進む。重力力学は、天体を系から弾き出したり、合体を引き起こしたりする。粒子レベルでは、陽子が崩壊するかどうかのような未知の点が、極めて長期的な物質の安定性の細部を変えうる。もし陽子が安定なら、通常の物質ははるかに長く存続しうる。

惑星、生命、構造への影響

惑星規模の時間では、地球は宇宙の終末段階よりはるか前に、次第に住みにくくなる。太陽光度の増加と地質学的冷却が気候を変え、プレートテクトニクスと長期的な炭素循環の終わりをもたらす。生物進化はもっと短い時間スケールで進むため、生態系や、もし存在するなら技術文明も、宇宙の終局よりずっと前に絶滅の危機に直面する。人類の活動や将来技術は、たとえば居住地を移したり恒星資源を利用したりして局所的な結果を変える可能性があるが、それらは依然として推測の域を出ない。

不確実性と別の終末像

宇宙論は、異なる最終シナリオの余地を残している。一般に論じられる「熱的死」またはビッグフリーズは、膨張が続くにつれて、ますます希薄で低エネルギーな宇宙が広がっていくという見方である。別の考え方であるビッグリップは、宇宙膨張が際限なく加速し、結びついた構造を引き裂く場合に起こる。収縮する宇宙がビッグクランチで終わるという見方は、現在の加速膨張の観測を踏まえると可能性が低いとされる。どれが起こるかは、ダークエネルギーの性質や、膨張宇宙の研究で扱われるような、基礎物理学と宇宙論の他の十分に制約されていない要素に左右される。

注目すべき点と見方

遠未来の全体像は、想像を絶する桁違いの時間スケールにまたがり、しばしば時代区分（恒星時代、縮退時代、ブラックホール時代、暗黒時代）に分けられる。多くの数値見積もりは10^14年、10^40年、10^100年のような10のべき乗を用いるが、これらは厳密な予測というより概念的な目安である。研究は続いており、観測天文学、素粒子実験、理論研究を組み合わせて、この図をさらに洗練させている。より専門的な入門としては、上に挙げた天体物理学、素粒子物理学、熱力学に関する資料を参照できる。

この年表は、既知の物理学と十分に検証されたモデルから得られる最良の総合像を反映しているが、新しいデータや理論が現れれば改訂される余地がある。

科学の概説・惑星過程・恒星進化・原子の安定性・生物学的展望・地質学とテクトニクス・熱力学・宇宙膨張・エントロピー・有用なエネルギー・水素燃料