پایان کیهان زودتر از تصور: فروپاشی ستارگان و سیاه‌چاله‌ها
1
اکثر مردم با این مفهوم آشنا هستند که سیاه‌چاله‌ها به مرور زمان جرم خود را از دست می‌دهند و از طریق فرآیندی به نام تبخیر کیهانی مقدار ناچیزی انرژی تابش می‌کنند. این ایده که توسط استیون هاوکینگ مطرح شد، برای دهه‌ها در جامعه علمی پذیرفته شده و به‌نوعی بیانگر آن است که هیچ چیز در کیهان واقعاً همیشگی نیست.
اما اکنون گروهی از دانشمندان معتقدند که این فروپاشی کیهانی فقط مختص سیاه‌چاله‌ها نیست و سایر اجرام فوق‌العاده چگال نیز ممکن است در مسیری مشابه قرار داشته باشند.
نگاهی تازه به فروپاشی کیهانی
یافته‌هایی که زمان‌بندی کیهان را تغییر می‌دهند
پژوهش جدیدی که توسط هاینو فالکه، پژوهشگر سیاه‌چاله در دانشگاه رادبود به همراه مایکل ووندراک (فیزیکدان کوانتومی) و والتر ون سویلیکوم (ریاضی‌دان) انجام شده، نگاهی متفاوت به فرآیند فروپاشی اجرام چگال ارائه می‌دهد.
این گروه با استفاده از ریاضیات مربوط به تبخیر سیاه‌چاله، آن را به ستارگان نوترونی و کوتوله‌های سفید تعمیم داده‌اند. نتیجه این بررسی‌ها آن است که این اجرام نیز در طول زمان از بین خواهند رفت، اما بسیار سریع‌تر از آنچه پیش‌تر تصور می‌شد؛ هرچند هنوز این زمان‌ها از مقیاس‌های انسانی بسیار فراترند.
زوال سریع‌تر برای اجرام چگال
پایان جهان، زودتر از آنچه فکر می‌کردیم
فالکه در مصاحبه‌ای بیان کرده:
«پایان نهایی کیهان بسیار زودتر از آن چیزی خواهد بود که قبلاً فکر می‌کردیم، اما خوشبختانه هنوز هم مدت‌زمان بسیار طولانی در پیش است.»
این جمله شاید در ابتدا متناقض به‌نظر برسد، اما بیانگر جوهره یافته‌های شگفت‌آور این پژوهش است. به عنوان مثال، برای ناپدید شدن کامل ماه، فرایند تخریب حدود ۱۰ به توان ۹۰ سال طول خواهد کشید. این رقم، در عین عظمت، بسیار کمتر از محاسبات قبلی برای سیاه‌چاله‌هاست.
این اتفاقات به واسطه معادلات فیزیک گرانشی و این ایده رخ می‌دهد که انحنای فضا-زمان می‌تواند به آرامی جرم را به ذراتی تبدیل کند که نهایتاً از جسم جدا شده و به فضا می‌گریزند.
نقش ستارگان نوترونی و کوتوله‌های سفید
چرا این اجرام نیز محکوم به ناپدید شدن هستند؟
ستارگان نوترونی چگالی‌ای فوق‌العاده دارند؛ به‌طوری‌که تنها یک قاشق چای‌خوری از ماده آن‌ها بر روی زمین، از یک کوه سنگین‌تر خواهد بود. این چگالی بالا باعث می‌شود تا فروپاشی کیهانی بتواند بر این اجرام نیز اثر بگذارد.
بر اساس یافته‌ها، یک ستاره نوترونی تقریباً در همان بازه زمانی که یک سیاه‌چاله هم‌جرم از بین می‌رود، به آرامی ناپدید خواهد شد.
کوتوله‌های سفید، که چگالی کمتری نسبت به ستارگان نوترونی دارند، در حدود ۱۰ به توان ۷۸ سال باقی می‌مانند که این مقدار نیز بسیار کوتاه‌تر از برآوردهای قبلی (۱۰ به توان ۱۱۰۰ سال) است.
چرا هرچه چگالی بیشتر باشد، جرم سریع‌تر از دست می‌رود؟
پاسخی از دل فیزیک کوانتوم و نسبیت عام
هرچه یک جرم چگال‌تر باشد، کشش گرانشی آن نیز بیشتر خواهد بود و این کشش، نحوه فرار انرژی از آن را تحت تأثیر قرار می‌دهد.
تخلیه انرژی ذخیره‌شده در این اجرام نیاز به ترکیبی از ریاضیات پیچیده، فیزیک کوانتومی و نظریه نسبیت عام دارد. پژوهشگران در حال بررسی این ترکیب مفهومی هستند تا شاید در آینده، راز تابش هاوکینگ را کامل‌تر درک کنیم.
نگاهی فراتر از زمان‌های قابل تصور
تأثیرات علمی فراتر از تجربیات آزمایشگاهی
گرچه این زمان‌بندی‌ها بسیار دور از توان آزمایشگاه‌های امروزی برای سنجش مستقیم هستند، اما درک بهتر از این فرآیندهای نابودگر کیهانی می‌تواند فهم ما از باقی‌مانده‌های کیهان را متحول کند.
اگر این برآوردها دقیق باشند، موجودی اجرام چگال مانند سیاه‌چاله‌ها و ستارگان نوترونی بسیار زودتر از آنچه پیش‌تر گمان می‌رفت، تهی خواهد شد.
اصلاح جدول زمان‌بندی کیهانی
آیا ماده واقعاً همیشگی است؟
بازنگری در جدول زمانی نابودی کیهان، نجوم روزمره را دگرگون نخواهد کرد، چرا که این رخدادها میلیون‌ها برابر بیشتر از عمر فعلی جهان زمان نیاز دارند.
اما این یافته‌ها، بینش ما درباره مدت‌زمان بقای ماده را دگرگون می‌کند. این احتمال مطرح می‌شود که خودِ ساختار فضا-زمان در فرآیند فروپاشی اجرام نقش داشته باشد؛ گویی گرانش، انعطاف‌پذیرتر از آن چیزی است که گمان می‌کردیم.
چگالی هر جرم، تعیین می‌کند که با چه سرعتی به گردوغبار تاریخ کیهانی خواهد پیوست.
جمع‌بندی: آیا هیچ‌چیز جاودانه است؟
درک ما از کیهان پیوسته در حال تحول است. پژوهش جدیدی که در Journal of Cosmology and Astroparticle Physics منتشر شده، نشان می‌دهد که حتی ستارگان مرده نیز در نهایت ناپدید خواهند شد. آنچه به نظر می‌رسید جاودانه باشد، اکنون آینده‌ای برای ناپدید شدن در انتظارش است.
