新研究發(fā)布宇宙天體“衰亡”時(shí)間表，其中恒星“壽命”還剩10的78次方年

宇宙的命運(yùn)與其天體命運(yùn)息息相關(guān)，而其中恒星的最終“壽命”一直是人類探索的重要命題。荷蘭拉德堡德大學(xué)官網(wǎng)12日發(fā)布的一項(xiàng)研究成果，或?qū)⒏膶懭藗儗?duì)宇宙恒星“壽命”的認(rèn)知。該校3位天體物理學(xué)家基于霍金輻射，通過精妙計(jì)算得出結(jié)論稱，宇宙中最后一批恒星會(huì)在1078年后徹底消亡，較此前估算的101100年大幅縮短。相關(guān)論文已發(fā)表于最新一期《宇宙學(xué)與天體粒子物理學(xué)》雜志。

中子星通過類霍金輻射緩慢蒸發(fā)（藝術(shù)圖）。圖片來源：物理學(xué)家組織網(wǎng)這項(xiàng)研究的理論基礎(chǔ)可追溯至20世紀(jì)70年代霍金提出的革命性理論。當(dāng)時(shí)這位物理學(xué)巨匠挑戰(zhàn)傳統(tǒng)認(rèn)知，指出黑洞并非只進(jìn)不出的“饕餮”，而是會(huì)像發(fā)熱體般釋放輻射——這就是著名的“霍金輻射”理論。

2023年，該研究團(tuán)隊(duì)曾發(fā)表論文揭示：不僅黑洞，中子星等致密天體同樣會(huì)通過類似霍金輻射的機(jī)制逐漸“蒸發(fā)”。這一發(fā)現(xiàn)引發(fā)學(xué)界廣泛討論，許多學(xué)者追問：這個(gè)過程究竟需要多久？

最新研究給出了明確答案。科學(xué)家們通過精密計(jì)算發(fā)現(xiàn)，若僅考慮類霍金輻射效應(yīng)，白矮星將在1078年后消亡。此前預(yù)估因未計(jì)入這類輻射，認(rèn)為白矮星還需101100年才能蒸發(fā)完畢。

團(tuán)隊(duì)表示，雖然宇宙天體“衰亡”的時(shí)間提前了很多，但仍是天文數(shù)字，人類無需為此擔(dān)心。

最新研究還揭示了一個(gè)有趣現(xiàn)象：中子星與恒星級(jí)黑洞的蒸發(fā)時(shí)間同為1067年。這個(gè)結(jié)果令團(tuán)隊(duì)始料未及——按理引力更強(qiáng)的黑洞應(yīng)該蒸發(fā)更快。對(duì)此，團(tuán)隊(duì)解釋說，黑洞沒有表面，部分輻射會(huì)被自身重新吸收，形成“剎車效應(yīng)”，抑制了霍金輻射過程。而中子星固態(tài)表面允許輻射完全逃逸，因此盡管引力稍弱，蒸發(fā)“效率”反而更高。

宇宙中天體物質(zhì)的壽命與其密度成反比。 圖片來源：物理學(xué)家組織網(wǎng)研究團(tuán)隊(duì)還計(jì)算了其他多種宇宙天體和物質(zhì)的“蒸發(fā)時(shí)間表”：在不考慮其他因素的影響下，僅通過類霍金輻射方式蒸發(fā)，月球約需要3×1089年，超大質(zhì)量黑洞要1096年，本星際云要10127年，而超星系團(tuán)暗物質(zhì)暈要10135年。