Вселенная распадается гораздо быстрее, чем считалось ранее. Об этом свидетельствуют расчеты трех голландских ученых по так называемому излучению Хокинга. По их расчетам, последним звездным остаткам требуется около 10^78 лет, чтобы погибнуть. Это гораздо меньше, чем ранее предполагаемые 10^1100 лет. Свои выводы исследователи опубликовали в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
Вселенная распадется через 10^78 лет, это гораздо быстрее предыдущих оценок
Вселенная распадается гораздо быстрее, чем считалось ранее. Об этом свидетельствуют расчеты трех голландских ученых по так называемому излучению Хокинга. По их расчетам, последним звездным остаткам требуется около 10^78 лет, чтобы погибнуть. Это гораздо меньше, чем ранее предполагаемые 10^1100 лет.
Художественное изображение нейтронной звезды, которая медленно «испаряется» с помощью излучения, подобного излучению Хокинга. Daniëlle Futselaar/artsource.nl
Конечно, эта статья написана немного иронично. Ученые в качестве отправной точки работы взяли излучение Хокинга, о котором даже неизвестно существует ли оно. Есть только теория, но экспериментальных подтверждений не было. Сроки, что 10^78 лет, что 10^1100 — это практически вечность, и не только с точки зрения человека, но «с точки зрения» Вселенной, которая существует примерно 10^10 лет (13,7 миллиарда лет). Но ученые всегда проверяли теории на экстремальных условиях, и это тот самый случай.
Исследование специалиста по черным дырам Хейно Фальке, квантового физика Михаэля Вондрака и математика Вальтера ван Суйлекома (все из Университета Радбоуда, Неймеген, Нидерланды) является продолжением их работы, опубликованной в 2023 году.
В предыдущей работе ученые показали, что не только черные дыры, но и другие объекты, такие как нейтронные звезды, могут «испаряться» через процесс, схожий с излучением Хокинга. После той публикации исследователи получили множество вопросов о том, сколько времени займет этот процесс. Теперь они на это ответили.
Конец Вселенной
Белый карлик Сириус B (отмечен стрелкой) рядом с ярким Сириусом A. Фото телескопа Хаббл.
Исследователи подсчитали, что конец Вселенной наступит примерно через 10^78 лет, если учитывать только излучение, подобное излучению Хокинга. Это время, необходимое для того, чтобы белые карлики — самые стойкие небесные тела, распались под действием излучения, подобного излучению Хокинга.
Предыдущие исследования, в которых этот эффект не учитывался, определяли время жизни белых карликов в 10^1100 лет. Ведущий автор работы Хайно Фальке говорит: «Таким образом, конец Вселенной наступает гораздо раньше, чем ожидалось, но, к счастью, он все еще очень-очень далеко».
Излучение Хокинга
Реконструкция вида черной дыры (в центре) перед Большим Магеллановым Облаком.
В основе работы лежит новое толкование излучения Хокинга. В 1975 году физик Стивен Хокинг предположил, что, вопреки теории относительности, частицы и излучение могут выходить из черной дыры. Если на краю черной дыры возникают две виртуальные частицы, прежде чем они аннигилируют, одну частицу захватывает черная дыра, а вторая получив таким образом энергию от черной дыры становится реальной частицей и вылетает.
Одним из следствий этого процесса — так называемого излучения Хокинга — является то, что черная дыра очень медленно излучает, теряет энергию и массу. Это противоречит теории относительности Альберта Эйнштейна, которая гласит, что черные дыры могут только расти.
Нейтронная звезда, как черная дыра
Исследователи рассчитали, что процесс излучения Хокинга теоретически применим и к другим объектам с гравитационным полем. Расчеты также показали, что время испарения объекта зависит только от его плотности.
Расчеты показали нейтронные звезды и черные дыры звездной массы распадаются за одинаковое время: 10^67 лет. Это было неожиданно, поскольку черные дыры обладают более сильным гравитационным полем, что должно заставлять их испаряться быстрее. «Но у черных дыр нет поверхности», — говорит соавтор работы Майкл Вондрак, — «Они поглощают часть своего собственного излучения, что тормозит процесс».
Исследователи рассчитали на примере десяти различных объектов, сколько времени занимает «испарение» с помощью излучения, подобного излучению Хокинга, в идеальной среде без других воздействий. Белые карлики превращаются в излучение примерно за 10^78 лет. Человеческое тело, если задействовать только излучение, подобное излучению Хокинга, распадается за 10^90 лет.
Человек и Луна: 10^90 лет
Поскольку исследователи все равно этим занимались, они также подсчитали, сколько времени потребуется Луне или человеку, чтобы испариться под воздействием излучения, подобного излучению Хокинга. Получилось 10^90 лет. Конечно, подмечают исследователи, существуют и другие процессы, которые могут привести к тому, что Луна или человек исчезнут быстрее, чем они рассчитали.
Соавтор работы Вальтер ван Сюйлеком, профессор математики Университета Радбоуда, добавляет, что исследование представляет собой захватывающее сотрудничество различных дисциплин и что объединение астрофизики, квантовой физики и математики приводит к новым открытиям. «Задавая подобные вопросы и рассматривая экстремальные случаи, мы хотим лучше понять теорию, и, возможно, однажды мы разгадаем тайну излучения Хокинга».