Конец Вселенной на квадриллионы лет ближе, чем мы думали? Новое исследование объясняет ошибку в прежних оценках
Все мы иногда задумываемся о вечном. О звездах над головой, о бесконечности космоса… и о том, когда же все это закончится. Согласитесь, вопрос о конце Вселенной — это что-то из разряда грандиозных загадок, которые будоражат воображение. И вот, недавнее исследование группы голландских ученых подкинуло нам новую пищу для размышлений, предположив, что финал космического спектакля может наступить значительно раньше, чем гласили предыдущие сценарии.
Но не спешите паниковать и отменять планы на отпуск через миллиард лет. Речь идет о временных масштабах, которые все еще трудно уложить в голове. Тем не менее, сам факт пересмотра «даты закрытия» Вселенной — это уже интересно.
Откуда ветер дует: Знакомый незнакомец — излучение Хокинга
В центре этой истории — явление, знакомое многим по научно-популярным книгам и фильмам: излучение Хокинга. Если коротко и без зубодробительных формул, то великий Стивен Хокинг в 1975 году предположил нечто революционное. Вопреки классическому представлению о черных дырах как о космических пылесосах, из которых ничто не может вырваться, Хокинг показал, что они… испаряются!
Как это возможно? У самого горизонта событий черной дыры (точки невозврата, так сказать) постоянно рождаются и тут же исчезают пары виртуальных частиц. Иногда случается так, что одна частица из пары падает в черную дыру, а другая улетает прочь. Улетающая частица уносит с собой энергию, а значит, и массу. Медленно, невообразимо медленно, но черная дыра теряет массу и в конце концов должна исчезнуть. Это и есть излучение Хокинга. Долгое время считалось, что это эксклюзивная «фишка» черных дыр.
А что, если не только черные дыры?
И вот тут на сцену выходят наши голландские исследователи: Хайно Фальке (спец по черным дырам), Михаэль Вондрак (квантовый физик) и Вальтер ван Сёйлеком (математик). Опираясь на свою предыдущую работу 2023 года, они задались вопросом: а что, если этот механизм «испарения» работает не только для черных дыр? Что, если любой объект, обладающий достаточной массой и, следовательно, гравитацией, подвержен подобному процессу?
Их расчеты показали: да, теоретически это возможно! Любой массивный объект, от нейтронной звезды до белого карлика, может медленно «таять», испуская хокингоподобное излучение. Это был первый важный шаг.
Белые карлики — последние хранители света (и времени)
Но причем здесь конец Вселенной? Дело в том, что когда все большие звезды давно сгорят, превратятся в черные дыры или нейтронные звезды, останутся последние «угольки» — белые карлики. Это плотные, остывающие ядра умерших звезд вроде нашего Солнца. Считалось, что они будут существовать невообразимо долго, постепенно остывая в течение триллионов и триллионов лет. Прежние оценки их времени жизни, основанные на остывании, достигали фантастической цифры — 10¹¹⁰⁰ лет!
Но если к процессу остывания добавить еще и «испарение» за счет хокингоподобного излучения, картина меняется. Голландские ученые подсчитали, сколько времени потребуется белому карлику, чтобы полностью «испариться» таким образом. И вот тут-то и кроется сенсация: получается «всего лишь» 10⁷⁸ лет.
Цифра все еще астрономическая, но по сравнению с 10¹¹⁰⁰ - это просто миг! Поскольку белые карлики — это самые долгоживущие объекты, которые останутся после «смерти» всех активных звезд, именно их исчезновение, по новой модели, и будет означать фактический конец Вселенной в ее привычном виде. Получается, финал наступит значительно раньше, чем предсказывали старые модели, которые не учитывали этот эффект для белых карликов.
Забавный парадокс: Нейтронные звезды и черные дыры — ничья?
В ходе своих расчетов ученые наткнулись и на любопытный результат. Они сравнили скорость «испарения» нейтронных звезд (сверхплотных остатков после взрыва массивных звезд) и черных дыр звездных масс. Логично было бы предположить, что черные дыры, с их чудовищной гравитацией, должны «испаряться» быстрее.
Но нет! Расчеты показали, что и тем, и другим потребуется примерно одинаковое время — около 10⁶⁷ лет. Почему так? Исследователи предполагают, что у черных дыр нет твердой поверхности, как у нейтронных звезд. Из-за этого часть излучения, которое могло бы улететь, захватывается обратно гравитацией черной дыры, как бы замедляя процесс ее «таяния». Такой вот неожиданный поворот.
Немного космического юмора: А как же мы с Луной?
Видимо, войдя в раж, исследователи решили прикинуть, а сколько времени по этой же схеме «испарялись» бы, скажем, Луна или даже человек? Получилось около 10⁹⁰ лет. Конечно, это чисто теоретическое упражнение. Как тонко замечают сами авторы, есть масса других, куда более быстрых способов исчезнуть и для нас, и для нашего спутника. Так что теория теорией, а жизнь (и смерть) вносит свои коррективы.
Что в сухом остатке?
Итак, что нам дает это исследование?
- Новый взгляд на старую идею: Излучение Хокинга, возможно, не эксклюзив черных дыр, а более универсальный механизм для массивных объектов.
- Пересмотр «конца времен»: Если эта гипотеза верна, последние звезды (белые карлики) погаснут намного раньше — через 10⁷⁸ лет, определяя новый, ускоренный, срок «жизни» Вселенной в ее звездной фазе.
- Сила междисциплинарности: Эта работа — прекрасный пример того, как объединение астрофизики, квантовой механики и математики рождает новые, порой неожиданные, идеи.
Конечно, это пока теоретические расчеты. Сама природа излучения Хокинга все еще во многом загадка. Но такие исследования, заглядывающие в самые экстремальные уголки пространства и времени, помогают нам шаг за шагом приближаться к пониманию фундаментальных законов, управляющих нашей Вселенной — от ее рождения до ее неизбежного, пусть и очень далекого, финала.
А пока… у нас есть еще уйма времени, чтобы наслаждаться звездным небом. И это, пожалуй, главное.
