Նիդերլանդների ֆիզիկոսները վերանայել են տիեզերական օբյեկտների անհետացման ժամկետները՝ ցույց տալով, որ Տիեզերքը կարող է դատարկվել շատ ավելի արագ, քան նախկինում կարծվում էր: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics-ում հրապարակված հետազոտության համաձայն՝ աստղային մնացորդները, ինչպիսիք են սև խոռոչները, նեյտրոնային աստղերը և սպիտակ թզուկները, կվերանան մոտ 10⁷⁸ տարի հետո՝ զգալիորեն ավելի վաղ, քան նախկին 10¹¹⁰⁰ տարվա գնահատականները: Պատմում ենք, թե ինչու են ժամկետները կրճատվել, ինչպես է Հոքինգի ճառագայթումն ազդում փլուզման վրա և ինչ է դա նշանակում Տիեզերքի ճակատագրի համար:

Փլուզման նոր ժամկետներ՝ 10¹¹⁰⁰-ից մինչև 10⁷⁸ տարի

Նախկինում տիեզերագետները ենթադրում էին, որ Տիեզերքը կանցնի Մութ դարաշրջան (Dark Era) մոտ 10¹⁰⁰ տարի հետո, երբ վերջին սև խոռոչները գոլորշիանան Հոքինգի ճառագայթման պատճառով՝ թողնելով միայն ֆոտոններ և լեպտոններ: Այս գնահատականը հիմնված էր զանգվածեղ սև խոռոչների գոլորշիացման երկար ժամկետների և նյութի դանդաղ փլուզման վրա, օրինակ՝ պրոտոնի փլուզման միջոցով (կիսատրոհման ժամանակը՝ ~10³⁴ տարի): Սակայն նիդերլանդացի գիտնականները, օգտագործելով աստղաֆիզիկայի, քվանտային դաշտի տեսության և մաթեմատիկայի գործիքներ, ցույց են տվել, որ «գոլորշիացման» գործընթացներն ավելի արագ են ընթանում:

Հիմնական եզրակացություններ.

  • Սև խոռոչներ և նեյտրոնային աստղեր: Կվերանան մոտ 10⁶⁷ տարի հետո:
  • Սպիտակ թզուկներ: Ամենաերկարակյաց օբյեկտները, կդիմանան մինչև 10⁷⁸ տարի:
  • Ժամկետները կախված են օբյեկտների խտությունից: Ավելի քիչ խիտ սպիտակ թզուկները գոլորշիանում են ավելի երկար, քան գերխիտ սև խոռոչները:

Այս հաշվարկները կտրուկ կրճատում են Տիեզերքի այն վիճակին անցնելու ժամանակը, երբ չեն մնա ոչ աստղեր, ոչ մոլորակներ, ոչ էլ սև խոռոչներ՝ միայն ենթաատոմային մասնիկների նոսր գազ:

Հոքինգի ճառագայթում. Ինչպե՞ս է այն աշխատում

1975 թվականին Սթիվեն Հոքինգը առաջարկեց, որ սև խոռոչները հավերժական չեն. դրանք կորցնում են զանգվածը Հոքինգի ճառագայթման միջոցով, որն առաջանում է իրադարձությունների հորիզոնի մոտ քվանտային տատանումների պատճառով: Գործընթացը հետևյալն է.

  • Իրադարձությունների հորիզոնի մոտ ինքնաբերաբար առաջանում են մասնիկ-հակամասնիկ զույգեր:
  • Մի մասնիկ ընկնում է սև խոռոչի մեջ, մյուսը հեռանում է՝ տանելով էներգիա:
  • Սա նվազեցնում է սև խոռոչի զանգվածը, մինչև այն ամբողջությամբ գոլորշիանա:

Նոր հետազոտությունն ընդլայնում է այս հայեցակարգը այլ խիտ օբյեկտների վրա.

  • Նեյտրոնային աստղերն ու սպիտակ թզուկները նույնպես ենթարկվում են նմանատիպ քվանտային գործընթացների, թեև նրանց խտությունն ավելի ցածր է, և գոլորշիացումն ավելի երկար է տևում:
  • Գիտնականները մոդելավորել են 10 տեսակի օբյեկտներ որպես մեկուսացված համակարգեր՝ հաշվի առնելով միայն քվանտային տատանումների ազդեցությունը և հաշվարկել նրանց «կյանքի տևողությունը»:

Հոքինգի ճառագայթման ջերմաստիճանը հակադարձ համեմատական է օբյեկտի զանգվածին. փոքր սև խոռոչները գոլորշիանում են ավելի արագ, զանգվածեղները՝ ավելի դանդաղ: Սպիտակ թզուկների համար (զանգվածը՝ ~0.6–1.4 M☉) գործընթացը ձգձգվում է մինչև 10⁷⁸ տարի՝ նրանց ավելի ցածր խտության պատճառով:

Ինչու՞ փոխվեցին ժամկետները

Նախկին գնահատականները (10¹¹⁰⁰ տարի) հաշվի էին առնում միայն սև խոռոչների գոլորշիացումը և անտեսում էին այլ օբյեկտները: Նոր հետազոտությունը.

  • Հաշվի է առել քվանտային էֆեկտները բոլոր աստղային մնացորդների համար, ներառյալ նեյտրոնային աստղերը և սպիտակ թզուկները:
  • Օգտագործել է ճշգրտված մաթեմատիկական մոդելներ՝ հիմնված քվանտային դաշտի տեսության վրա՝ փլուզման արագությունը հաշվարկելու համար:
  • Ցույց է տվել, որ ավելի քիչ խիտ օբյեկտները, ինչպիսիք են սպիտակ թզուկները, այնուամենայնիվ, գոլորշիանում են ավելի արագ, քան ենթադրվում էր՝ քվանտային տատանումների պատճառով:

Սա կրճատում է ժամանակը մինչև Մութ դարաշրջան, երբ Տիեզերքը կդառնա սառը և դատարկ՝ ջերմաստիճանով, որը մոտ է բացարձակ զրոյին (~10⁻³⁰ Կ):

Տիեզերքի վերջի հնարավոր սցենարներ

Հետազոտությունը չի փոխում ընդհանուր պատկերը, բայց ճշգրտում է ժամկետները: Ըստ տիեզերագիտության՝ Տիեզերքն անցնում է մի քանի դարաշրջանների միջով.

  1. Դեգեներատիվ դարաշրջան (10¹⁵–10³⁹ տարի): Աստղերը մարում են, մնում են սպիտակ թզուկներ, նեյտրոնային աստղեր և սև խոռոչներ:
  2. Սև խոռոչների դարաշրջան (10⁴⁰–10⁷⁸ տարի): Սև խոռոչներն ու այլ մնացորդները գոլորշիանում են Հոքինգի ճառագայթման միջոցով:
  3. Մութ դարաշրջան (10⁷⁸ տարուց հետո): Տիեզերքը բաղկացած է ֆոտոններից, լեպտոններից և, հնարավոր է, մութ նյութից, եթե այն չի փլուզվում:

Այնուամենայնիվ, կան այլընտրանքային սցենարներ.

  • Մեծ պատռվածք (Big Rip): Եթե մութ էներգիան ուժեղանա, Տիեզերքը կպատռվի ~10¹¹ տարի հետո՝ քայքայելով նույնիսկ ատոմները:
  • Մեծ սեղմում (Big Crunch): Եթե մութ էներգիան թուլանա, Տիեզերքը կարող է փլուզվել 10–100 միլիարդ տարի հետո:
  • Կեղծ վակուումի փլուզում (Big Slurp): Եթե Հիգսի դաշտը անկայուն է, քվանտային տատանումը կարող է ակնթարթորեն ոչնչացնել Տիեզերքը, բայց դրա հավանականությունը ցածր է առաջիկա 10⁵⁸ տարիների ընթացքում:

Նոր հետազոտությունը Մութ դարաշրջանը դարձնում է ավելի հավանական արդյունք, քան նախկինում էր համարվում՝ օբյեկտների արագացված փլուզման պատճառով:

Ի՞նչ է հաջորդում

Գիտնականները պլանավորում են.

  • Ստուգել մոդելները «Ջեյմս Ուեբ» տիեզերական աստղադիտակի տվյալներով՝ աստղային մնացորդների հատկությունները ճշգրտելու համար:
  • Ուսումնասիրել մութ նյութի ազդեցությունը, որը կարող է չփլուզվել և երկարացնել Մութ դարաշրջանը:
  • Զարգացնել փորձեր քվանտային տատանումները ուսումնասիրելու համար, օրինակ՝ Super-Kamiokande նեյտրինային աստղադիտարանի միջոցով:

Այս քայլերը կօգնեն ճշտել, թե արդյոք Տիեզերքն իսկապես կ«գոլորշիանա» 10⁷⁸ տարի հետո, թե այլ գործընթացներ կփոխեն սցենարը:

Եզրակացություն

Նիդերլանդներից ստացված նոր հետազոտությունը ցույց է տալիս, որ Տիեզերքը կարող է դատարկվել 10⁷⁸ տարի հետո՝ սև խոռոչների, նեյտրոնային աստղերի և սպիտակ թզուկների արագացված փլուզման պատճառով՝ Հոքինգի ճառագայթման ազդեցությամբ: Սա զգալիորեն ավելի արագ է, քան 10¹¹⁰⁰ տարվա գնահատականները, բայց դեռևս աներևակայելի հեռու է: Աշխատանքը ընդգծում է, թե ինչպես են քվանտային գործընթացները ձևավորում տիեզերքի ճակատագիրը և ստիպում մտածել ամեն ինչի վերջավորության մասին: