Vũ trụ sẽ tồn tại lâu dài sau khi ngôi sao cuối cùng chết, nhưng những gì còn lại có khả năng sẽ phân rã. Hình ảnh này cho thấy một cụm sao trẻ trong Tinh vân Đại bàng. (Ảnh: Javier Zayas)
Ước tính mới cho thấy rằng hầu hết tàn dư của các ngôi sao cuối cùng sẽ chết sau khoảng 1 quinvigintillion năm, tức là 1 theo sau là 78 số không.
Một quinvigintillion năm có vẻ như là một khoảng thời gian dài vô lý, nhưng thực tế nó nhanh hơn nhiều so với ước tính cũ về sự phân rã tàn dư của sao. Ước tính ban đầu là 10 1.100 năm — hãy hình dung con số trên với 1.022 số không khác. Ước tính mới là 10 78 sớm hơn rất nhiều, nó làm giảm khung thời gian xuống một khoảng thời gian không thể tưởng tượng được.
Vũ trụ chết như thế nào?
Các ngôi sao cạn kiệt nhiên liệu và chết, nhưng chúng không biến mất hoàn toàn. Các ngôi sao có kích thước nhỏ đến trung bình như mặt trời sẽ mất đi bầu khí quyển của chúng trong những ngày tàn của chúng và để lại một lõi nguội đi, hay sao lùn trắng. Các ngôi sao có khối lượng lớn nhất sẽ có kết cục dữ dội hơn bằng cách phát nổ trong một siêu tân tinh, để lại các lõi nhỏ hơn và đặc hơn, được gọi là sao neutron, hoặc tự sụp đổ vào bên trong để tạo thành các lỗ đen. Những vật thể này được gọi là tàn dư sao.
Năm 1974, Hawking đề xuất rằng các hố đen sẽ bốc hơi chậm bằng cách mất năng lượng thông qua một loại bức xạ, được gọi là bức xạ Hawking . Lý thuyết trường lượng tử, dựa trên cơ học lượng tử , đưa ra giả thuyết rằng chân không của không gian chứa đầy các rung động nhỏ có thể, với đủ năng lượng, ngẫu nhiên tạo ra các hạt ảo tạo ra một lượng nhỏ ánh sáng, được gọi là photon. Hawking đề xuất rằng các lực hấp dẫn tại miệng của một hố đen có thể tạo ra các photon, sau đó sẽ làm cạn kiệt năng lượng của lỗ đen và cuối cùng khiến nó biến mất.
Gần 50 năm sau, một nhóm nghiên cứu ở Hà Lan đề xuất rằng tất cả các vật thể có đủ khối lượng đều có thể phân rã theo cách tương tự như hố đen, bao gồm cả sao neutron và sao lùn trắng. Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã ước tính thời gian cần thiết để quá trình giống như bức xạ Hawking, được gọi là sản xuất cặp hấp dẫn, tiêu diệt tất cả các tàn dư của sao dựa trên các giả định trước đó của họ và khối lượng của các vật thể khác nhau.
Các nhà nghiên cứu kết luận rằng các sao neutron sẽ bốc hơi sau khoảng 10 68 năm, đây là khoảng thời gian tương tự như hố đen, trong khi các sao lùn trắng sẽ tồn tại tới 1 quinvigintillion (10 78 ) năm. Theo nghiên cứu, các hố đen siêu lớn thậm chí có thể tồn tại lâu hơn 1 quinvigintillion năm, với tuổi thọ tiềm năng là 10 96 năm. Tất cả các thiên hà sẽ cạn kiệt vật chất để hình thành sao vào thời điểm đó, về cơ bản sẽ không còn gì trong vũ trụ.
Các nhà khoa học dự đoán rằng, mặt trời sẽ mở rộng, nhấn chìm Trái đất và chết trong khoảng 5 tỷ năm, vì vậy hệ mặt trời này sẽ là những thời đại không thể ở được trước khi các ngôi sao còn lại chết. Khi tất cả các ngôi sao chết, một dạng phân rã hạt giả định ( phân rã proton ) cũng có thể đưa mọi thứ khác đến hồi kết trước khi thứ lấy cảm hứng từ lý thuyết Hawking . Falcke lưu ý rằng hiện tại chỉ có giới hạn thấp hơn là 10 34-35 năm cho quá trình phân rã protein, nếu nó tồn tại.
