Холандски учени с нови изчисления, основани на предположението, че не само черните дупки се изпаряват

Вселената е обречена да умре много по-скоро, отколкото се смяташе досега, установиха холандски астрономи и астрофизици. Това обаче не е повод за паника, защото човешкото въображение може да си представи само теоретично колко отдалечен е този момент.

И все пак. Преди се смяташе, че моментът на смъртта на Вселената ще настъпи след 1 с 1100 нули години. Според новите данни обаче това ще се случи след едва 1 със 78 нули години.

“Окончателният край на Вселената ще дойде много по-рано от предполагаемото преди, но за щастие, то все пак ще отнеме още много, много време”, казва водещият автор Хайно Фалке от университета “Радбауд”. Изследователската статия е публикувана в списанието по космология и физика на астралните частици в средата на май.

Триото холандски учени се заело да изчисли кога най-издръжливите небесни тела - белите звезди джуджета - в крайна сметка ще изчезнат. Те основали изчисленията си на явлението лъчение на Хокинг, наречено на прочутия британски физик Стивън Хокинг. 

Сегашната разработка е пряко продължение на документ от 2023 г., в който Фалке и колегите му Майкъл Уондрак и Уолтър ван Суйлеком установили, че черните дупки не са единствените обекти във Вселената, които излъчват радиация на Хокинг. И други също биха могли да претърпят постепенно изпарение под формата на лъчение на Хокинг или нещо подобно.

В средата на 70-те години Стивън Хокинг, по онова време все още докторант, обявява, че черните дупки изпускат радиация и бавно се разтварят като аспирин в чаша вода - което им дава ограничен живот. Изследователите от “Радбауд” разширяват това твърдение и до други обекти във Вселената, като изчисляват, че времето на изпарение зависи от плътността. Това им позволило да изчислят теоретичното разтваряне на най-дълготрайното тяло във Вселената - бялото джудже.

“След много дълъг период това би довело до изпаряване на всичко във Вселената точно като черните дупки - обяснява Фалке през 2023 г. - Това променя не само нашето разбиране за лъчението на Хокинг, но също така и нашето виждане за Вселената и нейното бъдеще.”

Е, очевидният следващ въпрос бил колко време ще отнеме това. И така, екипът се хвърлил да пресмята.

Белите джуджета, неутронните звезди и черните дупки принадлежат към едно и също семейство. Те са това, което остава от една звезда, след като умре - външният материал се изхвърля и ядрото се свива в ултраплътен обект. Звезда с маса до около 8 пъти по-голяма от Слънцето се превръща в бяло джудже, което има горна граница на маса от 1,4 слънца. Масивни звезди между 8 и 30 слънчеви маси произвеждат неутронни звезди с горна граница на маса от около 2,3 слънчеви маси. Звезди с по-голяма маса от 30 слънчеви маси се превръщат в черни дупки. 

Колкото по-плътен е обектът, толкова по-екстремно е неговото гравитационно поле. От трите обекта черните дупки са най-плътни, а белите джуджета - най-малко. Това означава, че на белите джуджета ще отнеме най-дълго време, за да се изпарят - времето, необходимо на бяло джудже да умре, е мерилото, с което екипът измерва оставащия живот на Вселената.

Тъй като черните дупки имат най-висока плътност и следователно най-силните гравитационни полета, екипът очаква, че ще им отнеме най-кратко време, за да се изпарят. Необходими са 1 с около 68 нули години, за да изчезне черна дупка, но изненадващо на неутронните звезди е необходимо приблизително същото време. За средно бяло джудже екипът изчислява продължителност на живота от 1 със 78 нули години, поставяйки груба горна граница за края на Вселената.

Човечеството обаче не трябва да се тревожи твърде много. Защото него вероятно отдавна няма да го има. Учените смятат, че нашето слънце ще бъде твърде горещо за живот след около милиард години, когато океаните ще заврят. След около 8 милиарда години нашата звезда в крайна сметка ще се разшири към Земята, ще погълне вече безплодна и безжизнена планета и ще я осъди на огнена смърт.

“Като задаваме подобни въпроси и разглеждаме екстремни случаи като в това изследване, искаме да разберем по-добре теорията и може би един ден можем да разгадаем мистерията на радиацията на Хокинг”, казва съавторът Уолтър ван Суйлеком.

Холандската научна статия се появява само седмици след като учените публикуваха нови открития, които също могат да хвърлят светлина върху съдбата на Вселената. През март бе доказано, че тъмната енергия - мистериозна сила, която съставлява почти 70% от Вселената - може всъщност да отслабва.

Ако тъмната енергия е постоянна величина - идея, въведена за първи път от Алберт Айнщайн в неговата теория на относителността, учените допускат, че нашата Вселена може да продължи да се разширява вечно, ставайки все по-студена и по-неподвижна. Но ако тъмната енергия намалее с времето, Вселената може един ден да спре да се разширява и след това евентуално да се срути върху себе си в това, което се нарича Голям срив. 

“Така че има вероятност някога всичко да свърши- казва космологът и сътрудник в изследването Мустафа Ишак-Бушаки от Тексаския университет в Далас. - Дали ще го приемем за добро, или за лошо? Не знам.”

Най-популярните теории за края

Досега всичко се свежда до баланса между разширяването на Вселената (феномен, при който обектите в нея се отдалечават един от друг в голям мащаб) и силата на гравитацията. Тази теория е решението, намерено от космолозите, за да обяснят защо Вселената още не е колабирала под действието на гравитацията. Но какво ще стане, ако тази теория се провали? Ето четири начина, по които може да дойде краят.

1. Голямото замръзване (топлинна смърт)

В този сценарий гравитацията вече не е достатъчно силна, за да спре разширяването на Вселената, което означава, че тя ще продължи да се разширява вечно. Цялата енергия постепенно ще се разпредели равномерно, докато Вселената стане по-тъмна и по-студена. Дори черните дупки ще се изпарят, докато Вселената се превръща в безкрайна, вечна празнота, в която нищо не се случва.

2. Големият срив (терминален колапс)

Обратно, ако гравитацията е достатъчно силна, за да преодолее разширяването, Вселената в крайна сметка ще се свие. Тя ще се срути върху себе си, за да се превърне в компактна огнена топка, поглъщаща цялата материя и енергия, както и пространството и времето. Въпреки това, за да определят коя от тези две възможности е по-вероятно да се случи, астрономите трябва да знаят скоростта на разширяване на Вселената, както и нейното общо съдържание на материя и енергия.

3. Голямото разкъсване

Всъщност астрономите са открили, че разширяването на Вселената се ускорява поради тъмната енергия, хипотетична форма на енергия, която произвежда сила, противопоставяща се на гравитацията. Ако това ускорение продължи, разширяването ще преодолее цялата материя и самото пространство-време, което след това ще бъде разкъсано и унищожено.

4. Голямото поглъщане

Тази теория заслужава повече внимание. В началото на Вселената частиците са се движели със скоростта на светлината. Благодарение на полето на Хигс те придобиват маса, което позволява образуването на звезди, планети и живот. Голямото поглъщане е хипотеза, при която това поле на Хигс може да премине от стабилно, но временно състояние, наречено фалшив вакуум към истински вакуум. Образно казано, все едно топка е заседнала в плитка кухина, когато съществува още по-дълбока кухина. Ако квантови флуктуации или непредвидено събитие накара тази топка да падне в по-дълбокото корито, законите на физиката ще се променят, което ще доведе до края на Вселената, каквато я познаваме.