所有致密宇宙天体最终都可能通过类似霍金辐射的方式蒸发

如果黑洞并非唯一缓慢消失的物质，会怎样？科学家现已证明，所有致密的宇宙天体——从中子星到白矮星——最终都可能通过类似霍金辐射的方式蒸发。

中子星通过类似霍金辐射缓慢“蒸发”的艺术效果图。图片来源：Daniëlle Futselaar/artsource.nl

更令人震惊的是，宇宙的末日可能比预期来得更快，“仅仅”在10 ^78年后，而不是曾经预测的10^ 1100年。这项雄心勃勃的研究融合了天体物理学、量子理论和数学，既有趣又严肃，还计算了月球——甚至人类——的最终命运。

黑洞并不孤单

荷兰拉德堡德大学的一组科学家将他们大胆的理论又推进了一步。黑洞专家海诺·法尔克、量子物理学家迈克尔·旺德拉克和数学家沃尔特·范·苏伊勒科姆此前提出，不仅是黑洞，其他致密的宇宙物体，例如中子星，也可能通过类似霍金辐射的过程缓慢“蒸发”。

他们之前的论文引起了科学界乃至更广泛的关注。一个问题不断浮现：宇宙缓慢的衰变究竟需要多长时间？在他们最新的研究中，他们进行了计算。

宇宙的最终期限

研究小组发现，仅基于这种类似霍金的辐射，宇宙的最终“终结”可能在大约10^ 78年（1后面跟着78个0）内到来。这正是宇宙中最顽固的恒星——白矮星完全衰变所需的时间。相比之下，早期的估计（忽略了这一蒸发过程）则延伸到了令人难以置信的10^ 1100年。

主要作者海诺·法尔克 (Heino Falcke) 表示：“因此，宇宙的最终终结比预期的要早得多，但幸运的是，它仍然需要很长时间。”

这一想法的核心是对斯蒂芬·霍金1975年理论的一次精彩演绎。霍金提出，黑洞并非完全黑暗——由于事件视界附近的量子效应，它们会发出微弱的辐射。微小粒子对可以短暂地出现在黑洞边缘附近。一个粒子落入黑洞，另一个粒子逃逸。逃逸的粒子会缓慢地夺走黑洞的质量。

这一过程被称为霍金辐射，意味着即使是黑洞也会收缩并最终消失。这是一个革命性的想法，它挑战了爱因斯坦关于黑洞只能增长的观点。如今，随着计算的更新和研究范围的扩大，这项研究表明，一切最终都可能逐渐消亡，一个粒子接一个粒子。

密度大于重力

研究人员计算得出，霍金辐射过程理论上也适用于其他具有引力场的物体。计算进一步表明，物体的“蒸发时间”仅取决于其密度。

令研究人员惊讶的是，中子星和恒星黑洞衰变所需的时间相同：10 ^67年。这出乎意料，因为黑洞拥有更强的引力场，这应该会导致它们“蒸发”得更快。“但黑洞没有表面，”论文合著者、博士后研究员迈克尔·旺德拉克说，“它们会重新吸收自身的一些辐射，从而抑制这一过程。”

月球和人类的最终命运

研究人员无论如何都要进行这项研究，他们还计算了月球和人类通过类似霍金辐射蒸发所需的时间。结果是10^ 90年（1后面跟着90个零）。当然，研究人员巧妙地指出，还有其他过程可能导致人类和月球消失的速度比计算结果更快。

论文合著者、拉德堡德大学数学教授沃尔特·范·苏伊勒科姆补充道，这项研究是不同学科之间激动人心的合作，天体物理学、量子物理学和数学的结合将带来新的见解。“通过提出这类问题并研究极端情况，我们希望更好地理解这一理论，或许有一天，我们能够解开霍金辐射的奥秘。”

编译自/scitechdaily