Астрофізики обмежили максимальний час існування Всесвіту. Тепер це одиниця з 78 нулями

13 травня 2025 р. 14:31

13 травня 2025 р. 14:31

Нові розрахунки астрофізиків виявили, що Всесвіт може припинити своє існування значно швидше, ніж припускали раніше. За новими даними, фінальний розпад усієї матерії триватиме 10⁷⁸, а не 10¹¹¹⁰ років. Цього часу буде достатньо, щоб зникли білі карлики — залишки світил, що вважаються одними з найстійкіших об’єктів у космосі. А станеться це через так зване гокінгове випромінювання, яке прискорює втрату енергії та «випаровує» тіла. Дослідження опубліковане в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics .

Художнє зображення гокінгового випромінювання у чорній дірі. Communicate Science

Про яке випромінювання йдеться?

Астрофізики погоджуються, що смерть Всесвіту настане у момент, коли зникне вся звична (баріонна) матерія — тобто та, з якої складаються планети, зорі й галактики. Утім, якщо вченим відомо, чим завершується життя зірок — вони перетворюються на білих карликів, нейтронні зорі чи чорні діри — те, що відбувається з цими об'єктами далі, лишається незрозумілим.

Вважається, що нейтронні зорі та білі карлики зникнуть за 10¹¹¹⁰ років , коли розпадеться останній протон. Чорні ж діри зруйнує випромінювання Гокінга — квантовий процес, який виникає біля горизонту подій і поступово зменшує їхню масу. Цей процес обґрунтував ще у 1975 році Стівен Гокінг, припустивши, що на горизонті подій чорної діри можуть виникати пари частинка-античастинка, де одна з них падає всередину, а інша тікає в космос, що призводить до поступового випаровування чорної діри.

Художнє зображення дії гокінгового випромінювання на чорну діру. Astronomy: Rick Johnson & Roen Kelly

Гокінгова ідея суперечила загальній теорії відносності Ейнштейна, згідно з якою чорні діри можуть лише нарощувати масу. Утім, у 2023 році команда дослідників із Нідерландів продемонструвала, що навіть у межах сильної гравітації частинки та випромінювання справді можуть залишати чорну діру. Більше того, вчені дійшли висновку, що аналогічний механізм може діяти й для інших об’єктів із надпотужним гравітаційним полем, наприклад, нейтронних зір. Власне це і врахували у своїй новій роботі науковці Університету Радбоуд, оцінюючи потенційну тривалість життя усього Всесвіту.

Як завершиться існування Всесвіту?

Врахувавши, що гокінгове випромінювання впливає не лише на чорні діри, науковці дійшли висновку, що білі карлики зникнуть раніше, ніж розпадуться протони — приблизно за 10⁷⁸ років. Причому швидкість, з якою об'єкти зникатимуть під дією цього випромінювання, залежить лише від їхньої густини. Так нейтронні зорі та чорні діри зоряної маси у моделі вчених зникають приблизно за однаковий проміжок часу — близько 10⁶⁷ років, а їхнє потужне гравітаційне поле майже не має впливу на цей процес. А от Місяць, наприклад, що має набагато меншу густину, міг би проіснувати довше — цілих 10⁸⁹ років. Щоправда, самі вчені наголошують, що наш природний супутник зникне значно раніше під дією інших космічних подій, які відбудуться задовго до того, як встигне спрацювати цей механізм.

Зі зникненням останнього білого карлика, вважають астрофізики, у Всесвіті не залишиться жодних компактних об’єктів зі звичайної матерії — лише розріджене випромінювання, яке теж повільно згасатиме, позначаючи кінець існування Всесвіту.

Що це дослідження дає нам?

Передбачені науковцями події людство навряд чи зможе спостерігати, однак дослідження допомагає краще зрозуміти фундаментальні закони природи. Зокрема автори роботи закликають розглядати вплив гокінгового випромінювання, описаний у моделі, в контексті інформаційного парадокса Стівена Гокінга — нерозв'язаної проблеми сучасної фізики. Також їхня робота встановила нові межі часу існування матерії у Всесвіті та обґрунтувала гокінгове випромінювання як механізм зникнення не лише чорних дір, а й інших об'єктів. Вчені сподіваються, що дослідження поглибить розуміння квантових процесів в астрофізиці та призведе до нових відкриттів, які вдасться перевірити експериментально.

• Сценарій того, чим завершиться існування Всесвіту, залежить не лише від гокінгового випромінювання, а і від самого Всесвіту. Так нещодавно виявилося , що його прискорене розширення, від якого також залежить і існування Всесвіту, може сповільнюватися. Принаймні на це вказує вплив на цей процес темної матерії, що з часом ослаб.

Наука