A világvége hamarabb jöhet, mint hinnénk: új elmélet a csillagok végső sorsáról

Egy friss holland kutatás alapjaiban írhatja át az univerzum hosszú távú jövőjéről alkotott elképzeléseinket. A Radboud Egyetem tudósai szerint az anyag teljes lebomlása jóval korábban bekövetkezhet, mint korábban feltételezték: a világegyetem mintegy 10⁷⁸ év múlva párologhat el teljesen – szemben a korábbi, hihetetlenül hosszú, 10¹¹⁰⁰ éves becsléssel. Bár ez az időtáv még így is szinte felfoghatatlan, a különbség drámai.

Hawking-sugárzás a fekete lyukakon túl is létezik

A kutatás legnagyobb meglepetése az, hogy a korábban kizárólag fekete lyukakhoz kötött Hawking-szerű sugárzás valójában más objektumokra is jellemző lehet. A holland fizikusok azt találták, hogy minden olyan tömeges égitest, amely jelentősen görbíti maga körül a téridőt, képes kvantumrészecskéket kibocsátani – nemcsak a fekete lyukak. Ez a sugárzás idővel fokozatosan „elszívja” a tömeget az objektumból, akkor is, ha nincs eseményhorizontja – így például a neutroncsillagok és a fehér törpék is alá vannak vetve ennek a folyamatnak. A kutatók szerint ennek kulcsa egy egyszerű fizikai összefüggés: az elpárolgási idő arányos a tömegsűrűség mínusz háromkettedik hatványával. Magyarul: minél sűrűbb egy objektum, annál gyorsabban veszít tömegéből a kvantumsugárzás hatására.

Mennyi ideig élhetnek a csillagmaradványok?

A felfedezés jelentősen módosítja a különféle égitestek élettartamáról alkotott képet. A neutroncsillagok például – melyek hihetetlenül sűrűek, akár 10¹⁴ gramm köbcentiméterenként – várhatóan körülbelül 10⁶⁸ évig léteznek majd, ami nagyjából megfelel a kisebb fekete lyukak életidejének. A fehér törpék azonban még hosszabb ideig fennmaradhatnak: az új számítások szerint akár 10⁷⁸ évbe is beletelhet, mire teljesen elpárolognak. Még hétköznapi objektumok – például a Hold vagy az emberi test – is fennmaradhatnak elméletileg 10⁹⁰ évig, mielőtt nyom nélkül eltűnnének. Érdekes módon, a fekete lyukak – noha gravitációjuk a legerősebb – szintén saját Hawking-szerű sugárzásuk miatt párolognak el, igaz, valamivel gyorsabban, mint a kevésbé sűrű, de hasonló tömegű csillagmaradványok.

Fehér törpék: az univerzum utolsó őrzői

A fehér törpék különösen fontos szerepet játszanak az univerzum végső idővonalának meghatározásában. Ezek a rendkívül sűrű, de már nem aktív csillagmagok lassan hűlnek le az idők során. Egy milliárd év kell ahhoz, hogy hőmérsékletük 100 000 K-ről 10 000 K-re csökkenjen, de további ötmilliárd év szükséges, hogy elérjék az 5 000 K-t. Ez a lassú hűlés végül a magjuk kristályosodásához vezet, gyakorlatilag „megfagyasztva” őket. A legújabb elméletek szerint azonban – figyelembe véve a kvantumszintű párolgást is – végül ezek az égitestek is el fognak tűnni, mégpedig „csupán” 10⁷⁸ év elteltével, szemben a korábban hitt 10¹¹⁰⁰ évvel. A párolgás üteme függ a fehér törpe tömegétől és összetételétől is. A nagyobb tömegű fehér törpék például kisebb átmérőjűek, így sűrűbbek (az R ∝ M^(-1/3) szabály alapján), és gyorsabban veszítenek tömegükből a kvantumhatások miatt. Emellett egy úgynevezett exszolúciós folyamat – vagyis a korábban keveredett elemek szétválása – is befolyásolja a hűlés sebességét, akár 350 millió évvel is meghosszabbítva azt. Ez a felfedezés nemcsak a kozmológiai modellek újragondolására kényszeríti a tudósokat, de rávilágít arra is, hogy az univerzum vége talán sokkal hamarabb elérkezik, mint eddig hittük – még ha ez az „hamarabb” még mindig mérhetetlenül távoli a számunkra.

FORRÁS: Science Blog

(Nethuszár)