پژوهش تازه:‌ مرگ جهان زیاد سریعتر از آنچه قبلاً فکر می‌شد، فراخواهد رسید_مجله رشد

مقداری پیچیده به‌نظر می‌آید؛ اما مسئله‌ی مهم این است که تابش هاوکینگ‌همانند، یعنی تشکیل خودبه‌خود ذراتی که به بیرون پرتاب خواهد شد و بخشی از انرژی سیاه‌چاله را با خود حمل می‌کنند، می‌تواند در خمیدگی‌های فضازمانی با شدت کمتر نیز رخ دهد.

به‌طور سنتی فکر می‌شد که تابش هاوکینگ‌ به افق اتفاقات نیاز دارد؛ نقطه‌ای که در آن کشش گرانشی سیاه‌چاله آن‌قدر قوی است که حتی شدت نور هم برای فرار از آن کافی نیست.

بااین‌حال، پژوهشگرها در مطالعه‌ی سال ۲۰۲۳ دریافتند که اتفاق‌ی تابش هاوکینگ می‌تواند در اطراف دیگر اجرام فوق‌چگال یا زیاد پرجرم نیز رخ دهد. در نتیجه، خمیدگی فضای اطراف ستاره‌های نوترونی و کوتوله‌های سفید، این چنین خوشه‌های کهکشانی پرجرم نیز باید مطابق با مدل این تیم علتتبخیر بشود. فالکه در سال ۲۰۲۳ گفت:

بعد از یک بازه وقتی زیاد طویل، همه چیز در جهان درست همانند سیاه‌چاله‌ها در نهایت تبخیر خواهد شد. این نوشته نه‌تنها فهمیدن ما از تابش هاوکینگ را تحول می‌دهد، بلکه دیدگاهمان را نسبت به جهان و آینده‌ی آن نیز دگرگون می‌کند.

اما سوال بعدی این می بود: روال تبخیر جهان چه مقدار طول خواهد کشید؟ به این ترتیب پژوهشگرها محاسباتشان را اغاز کردند. کوتوله‌های سفید، ستاره‌های نوترونی و سیاه‌چاله‌ها همه انها به خانواده‌ای از اجرام تعلق دارند. آن‌ها باقی مانده ستاره‌ای مرده محسوب خواهد شد؛ یعنی ستاره‌ای که مواد بیرونی‌اش به بیرون پرتاب شده و فقطً هسته‌ای فوق‌چگال از آن باقی مانده است.

ستاره‌ای که جرم آن تا نزدیک به ۸ برابر جرم خورشید باشد، به کوتوله‌ی سفید تبدیل می‌بشود که حداکثر جرمش ۱٫۴ جرم خورشیدی است. ستاره‌های پرجرم بین ۸ تا ۳۰ برابر جرم خورشید در نهایت به ستاره‌های نوترونی تبدیل خواهد شد و حد بالای جرم آن‌ها در نزدیک به ۲٫۳ جرم خورشیدی است. ستاره‌هایی که جرمشان بیشتر از ۳۰ جرم خورشیدی است، به سیاه‌چاله تبدیل خواهد شد.

از آنجایی که سیاه‌چاله‌ها بیشترین چگالی و در نتیجه نیرومندترین میدان‌های گرانشی را دارند، پژوهشگرها انتظار داشتند که سریع‌ترین تبخیر را داشته باشند. آن‌ها تا حدی درست می‌انها گفتند. تبخیر کامل سیاه‌چاله‌ای با جرم ستاره‌ای بین ۶۷^۱۰ تا ۶۸^۱۰ سال طول می‌کشد،  اما به‌طور شگفت‌آوری، ستاره‌های نوترونی نیز تقریباً همین زمان زمان را نیاز دارند.

وندراک می‌گوید علت جالبی برای زمان زمان تبخیر سیاه‌چاله‌ها وجود دارد. این اجرام سطح ندارند و بخشی از تابش خود را مجدد جذب می‌کنند که این فرآیند را مهار می‌کند. پژوهشگرها برای کوتوله سفید معمولی، طول عمر نزدیک به ۷۸^۱۰ سال را محاسبه کردند که یک حد بالایی تقریبی برای طول عمر ماده‌ی معمولی در جهان محسوب می‌بشود.

بااین‌حال، چیزهایی در جهان وجود دارند که نسبت به یک کوتوله سفید، دیرتر تبخیر خواهد شد؛ یقیناً به شرطی که در آن زمان سرنوشت فرد دیگر برایشان رقم نخورد. تبخیرشدن ماه نزدیک به ۸۹^۱۰ سال و بدن انسان نزدیک به ۹۰^۱۰ سال طول می‌کشد. به این علت حتی اگر بخواهیم تا ابد زندگی کنیم، امکان پذیر در نهایت به مانع برخورد کنیم.

سیاه‌چاله‌ای کلان‌جرم نزدیک به ۹۶^۱۰ سال زمان نیاز دارد، در حالی که هاله‌ی عظیم ماده‌ی تاریک که یک اَبَرخوشه‌ی کهکشانی را دربرمی‌گیرد، در نزدیک به ۱۳۵^۱۰ سال تبخیر می‌بشود. حتی این زمان هم زیاد مختصر‌تر از طول عمر ۱۱۰۰^۱۰ سال بر پایه تخمین قبلی از باقی مانده کوتوله سفید است.

بدیهی است که هیچ‌کدام از این اعداد واقعاً مشکلی برای ما تشکیل نمی‌کنند. حتی اگر بشریت تا پیش از مرگ خورشید در ۵ میلیارد سال آینده به تمدنی بین‌ستاره‌ای تبدیل بشود، باز هم به نحوی می‌تواند تا چندین برابر طول عمر جاری جهان دوام آورد. پژوهشگرها امیدوارند این نتایج به آن‌ها در فهمیدن بهتر جهان پشتیبانی کنند.

پژوهش در ژورنال کیهان‌شناسی و فیزیک ذرات کیهانی انتشار شده است.