Vũ trụ có thể phân rã trong 10⁷⁸ năm, sớm hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây
Vũ trụ đang phân rã nhanh hơn so với suy nghĩ trước đây. Điều này đã được chứng tỏ trong tính toán của ba nhà khoa học Hà Lan về bức xạ Hawking. Họ tính toán rằng những tàn tích sao mới nhất phải mất tới 10^78 năm để thực sự tiêu tan, sớm hơn nhiều so với tính toán trước đây là 10^1100 năm.
Nghiên cứu mới được xuất bản trên tạp chí Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
Nghiên cứu này do chuyên gia về lỗ đen Heino Falcke, nhà vật lý lượng tử Michael Wondrak, và nhà toán học Walter van Suijlekom (trường đại học Radboud, Nijmegen, Hà Lan) thực hiện sau khi đã công bố một bài báo năm 2023.
Trong bài báo năm 2023, họ đã chứng tỏ không chỉ các lỗ đen mà còn các thiên thể khác như các ngôi sao neutron cũng có thể ‘bốc hơi” thông qua một quá trình mà người ta gọi là bức xạ Hawking. Sau khi xuất bản bài báo, các nhà nghiên cứu đã nhận được nhiều câu hỏi từ bên trong và bên ngoài cộng đồng khoa học về quá trình này sẽ diễn ra trong bao lâu. Giờ thì họ đã có thể trả lời chính câu hỏi này bằng một bài báo mới.
Điểm kết thúc
Các nhà nghiên cứu đã tính toán là điểm kết thúc của vũ trụ này là khoảng 1078 năm nữa, nếu chỉ tính đến bức xạ như bức xạ Hawking. Đây là thời gian để các ngôi sao lùn trắng, những thiên thể bền vững nhất vũ trụ, phân rã qua bức xạ Hawking.
Các nghiên cứu trước đây đã không tính đến hiệu ứng này nên đã đặt vòng đời của sao lùn trắng là 101100 năm. Tác giả thứ nhất của bài báo, Heino Falcke, cho rằng, “vì vậy điểm kết thúc của vũ trụ đến sớm hơn so với suy nghĩ trước đây, tuy nhiênmay mắn là sẽ vẫn cần đến một khoảng thời gian rất dài”.
Các nhà nghiên cứu đã thực hiện tính toán một cách nghiêm túc và nhanh chóng, dựa trên cơ sở của việc tái diễn dịch bức xạ Hawking. Vào năm 1975, nhà vật lý Stephen Hawking đã mở ra một cuộc tranh luận về việc nêu một giả định trái với thuyết tương đối, đó là các hạt và bức xạ có thể thoát ra khỏi một lỗ đen. Tại rìa của một lỗ đen, hai hạt tạm thời có thể hình thành và trước khi chúng sáp nhập, một hạt bị rơi vào trong lỗ đen và hạt còn lại thoát ra ngoài.
Một trong những hệ quả của bức xạ Hawking là một lỗ đen phân rã một cách chậm chạp thành các hạt và bức xạ. Điều này trái ngược với thuyết tương đối của Albert Einstein, khi cho rằng các lỗ đen có thể chỉ phát triển.
Các ngôi sao neutron phân rã chậm như các lỗ đen
Các nhà nghiên cứu tính toán rằng quá trình bức xạ Hawking về mặt lý thuyết có thể ứng dụng vào các vật thể có trường hấp dẫn khác. Các tính toán chứng tỏ, sự bốc hơi theo thời gian của một vật thể chỉ có thể phụ thuộc vào mật độ của nó.
Điều gây ngạc nhiên cho các nhà nghiên cứu là các ngôi sao neutron và các lỗ đen sao phân rã trong cùng một khoảng thời gian: 1067 năm. Không ai kỳ vọng vào điều này bởi vì các lỗ đen có trường hấp dẫn mạnh hơn và có thể khiến chúng bốc hơi nhanh hơn.
“Nhưng các lỗ đen không có bề mặt”, đồng tác giả và postdoct Michael Wondrak nói. “Chúng hút lại một số bức xạ của chính mình để ngăn cản quá trình này”.
Người và mặt trăng: phân rã trong 1090 năm
Các nhà nghiên cứu đã tính toán được cần mất bao nhiêu lâu để mặt trăng và cả con người bốc hơi qua bức xạ giống bức xạ Hawking: 1090 năm. Dĩ nhiên là họ lưu ý, còn có những quá trình khác có thể là nguyên nhân khiến con người và mặt trăng biến mất nhanh hơn quãng thời gian họ đã tính toán.
Đồng tác giả Walter van Suijlekom, giáo sư toán học tại ĐH Radboud, cho biết thêm là nghiên cứu này là một hợp tác đầy thú vị giữa các lĩnh vực khoa học khác nhau. Việc kết hợp vật lý thiên văn, vật lý lượng tử và toán học đã đem đến những cái nhìn mới.
“Bằng việc đặt ra những dạng câu hỏi từ những góc nhìn khác nhau và tìm hiểu những trường hợp cực đoan, chúng tôi muốn hiểu sâu hơn về lý thuyết này và có lẽ vào một ngày nào đó, chúng tôi sẽ vén màn bí ẩn của bức xạ Hawking”.
Thanh Phương dịch từ Netherlands Research School for Astronomy
Nguồn: https://www.nlspace.nl/en/home/#news-and-events
