Жизнь и Смерть Вселенной. Главы XIII и XIV

Жизнь и Смерть Вселенной. Главы XIII и XIV


Глава 13

Продолжим нашу историю, но прежде хочу напомнить, что я описываю общепризнанную версию жизни Вселенной, про другие альтернативные версии мы поговорим чуть позже, так как они имеют меньшую логическую базу и менее изучены чем общепризнанная в космологии.

Итак, когда Вселенной будет около одного квадриллиона лет, орбиты планет в галактиках будут нарушаться из-за гравитационных возмущений. Планеты будут выселены из своих локальных гравитационных систем при столкновениях с другими звездными остатками. Такие столкновения между звёздными остатками в потухших галактиках будет продолжаться очень долго, от 10-ти до 100 квинтиллионов лет. Какая печальная картина; когда холодные остатки нашего когда-то полного светом мира, будут безжизненно сталкиваться в полной темноте, в беззвучном пространстве на протяжении бесконечного с нашей точки зрения периода…. жизни не существует уже очень давно. Я думаю теперь мы более глубоко понимаем, что несколько сотен триллионов лет «Праздника Света» отведённых для всего живого — это действительно пугающе мало.

В течение этого колоссального периода времени все тела во Вселенной обменивались кинетической энергией, в процессе динамической релаксации. В состоянии динамического расслабления могут протекать либо близкие контакты двух объектов, либо менее сильные, чаще всего являющиеся взаимодействиями с другими, более отдалёнными объектами. Например при столкновении двух коричневых карликов с разными массами, их траектории изменятся незначительно. Однако после большого количества столкновений, легкие объекты, приобретут кинетическую энергию, в то время как более тяжелые потеряют её. Из-за динамической релаксации, некоторые объекты получат достаточно энергии, чтобы достичь скорости покидания галактик, таким образом галактики будут распадаться. На своём пути эти объекты будут встречать более плотные галактики. Затем процесс будет ускоряется. В конечном итоге большинство объектов (90% — 99%) покинет галактики, оставив небольшую часть (может быть от 1% до 10%) которая будет поглощена центральными сверхмассивными черными дырами галактик.

Когда Вселенной исполнится около 10 дециллионов лет, вся последующая её эволюция будет зависить от наличия и скорости протонного распада. Экспериментальные данные показывают, что если протон нестабилен, то его полураспад составляет, по крайней мере, 10 дециллионов лет. Если какая-либо из Теорий Великого Объединения верна, то можно предполагать, что период полураспада протона находится в пределах 10 ундециллионов лет. Нейтроны, связанные в ядрах, также ожидает распад с периодом полураспада, сопоставимого с протоном. Однако, если будет доказано, что протон не распадается на части со временем, звездная масса по-прежнему будет исчезать, но более медленно. Это одна из дилемм современной космологии.

Если предположить, что период полураспада протона — примерно 10 ундециллионов лет после Большого Взрыва, это означает, что после этого периода половина всей барионной материи будет переведена в гамма-кванты и лептоны посредством протонного распада. Во всей Вселенной к концу эпохи распада будет насчитываться, по оценкам, 1080 протонов, и это количество будет постоянно уменьшаться.

Итак, после 10 дуодециллионов лет, в самом конце третьей эры Вселенной, Эры Вырождения, фактически, вся барионная материя будет изменена в фотоны и лептоны. И начнётся четвёртая эра Вселенной, Эра Чёрных Дыр.

Глава 14

Само название четвёртой эры Вселенной, Эры Чёрных Дыр, говорит само за себя. После 1040 степени или 10 дуодециллионов лет, чёрные дыры будут доминировать во Вселенной. Все наши атомы, как и всё остальное, окажутся в этих «гробах реального мира», беззвучно путешествующими по пространству, которое когда-то было сверкающим чудом, и выискивающими последние его остатки для пожирания. И всё это будет длиться очень очень очень долго, до 1 гугола лет (1 со 100 нулями), так как даже эти всесильные монстры умрут, исчезнут, испарятся, благодаря Излучению Хокинга. Более подробное описание этого процесса займёт много времени и вовлечёт разъяснение таких терминов как Эффект Унру, Метрика Шварцшильда и т.д., поэтому я опишу только базовые значения радиации Хокинга.

Итак, Излучение Хокинга  это процесс излучения чёрной дырой элементарных частиц, преимущественно фотонов, названный в честь английского учёного Стивена Хокинга. Что интересно, за год до своего знаменитого доклада об излучении чёрных дыр, Стивен посетил Москву в 1973 году, где двое советских учёных, Яков Зельдович и Алексей Старобинский, продемострировали ему, что в соответствии с принципом неопределённости квантовой механики вращающиеся чёрные дыры должны порождать и излучать частицы. Впоследствии, в 1974 году, Стивен теоретически предсказал механизм уменьшения массы и энергии черных дыр, и этот процесс стал известен как испарение черной дыры.

Излучение Хокинга

Испарение чёрной дыры — это квантовый процесс. Дело в том, что понятие о чёрной дыре как объекте, который ничего не излучает, а может лишь поглощать материю, справедливо до тех пор, пока не учитываются квантовые эффекты. В квантовой же механике благодаря туннелированию появляется возможность преодолевать потенциальные барьеры, непреодолимые для неквантовой системы. Утверждение, что конечное состояние чёрной дыры стационарно, верно лишь в рамках обычной, не квантовой теории тяготения. Квантовые эффекты ведут к тому, что на самом деле чёрная дыра должна непрерывно излучать, теряя при этом свою энергию.

Излучение Хокинга

Излучение Хокинга

Из-за этого испарения черные дыры, которые теряют больше массы, чем они получают с помощью других средств, как ожидается, сократятся и, в конечном счете, исчезнут. Микро-черные дыры предсказаны быть большими чистыми источниками выбросов радиации и должны сокращаться и рассеиваться намного быстрее, в отличии от более крупных черных дыр. Время испарения для чёрной дыры с массой как у Солнца, будет равно 2×1066 лет (унвигинтиллион). Поскольку время жизни черной дыры пропорциональна её массе, для испарения более массивных черных дыр понадобится намного больше времени для распада. Сверхмассивная черная дыра с массой в 100 миллиардов масс солнц, испарится после 2 × 1099 лет (дуотригинтиллион)!

Излучение Хокинга обладает тепловым спектром. На протяжении большей части жизни черной дыры, излучение имеет низкую температуру и, в основном, в форме безмассовых частиц, таких как фотоны и гипотетические гравитоны. С течением времени, когда масса чёрной дыры уменьшается, её температура увеличивается и затем чёрная дыра обеспечивает временный источник света во время общей темноты Эры Черных Дыр. Даже страшно подумать, что такой источник света будет освещать, хотя и очень интересно как бы он выглядел, этот свет, почти исчезнувшей чёрной дыры. На последних этапах своего испарения, черная дыра будет излучать не только безмассовые частицы, но и более тяжелые частицы, такие как электроны, позитроны, протоны и антипротоны. До тех пор, пока полностью не изчезнет.

В случае, если разложения протона не существует, Эра Дегенерации будет продолжаться намного дольше и перекроет Эру Чёрных Дыр. Предполагается, что в масштабе времени примерно 1065, жесткие предметы, такие как камни будут иметь возможность изменить свои атомы и молекулы с помощью квантового туннелирования, и поведут себя как это делает жидкость, но более медленно. Тем не менее, протон по-прежнему ожидается к распаду, например, с помощью процессов с участием виртуальных черных дыр или других процессов более высокого порядка, с периодом полураспада при 10200 лет.

Что же известно о радиации Хокинга экпериментально? Точку в споре о существовании эффекта должны были бы поставить наблюдения, однако температуры известных астрономам чёрных дыр слишком малы, чтобы излучение от них можно было бы зафиксировать, массы дыр слишком велики. Поэтому до сих пор гипотеза не подтверждена наблюдениями. Согласно Общей Теории Относительности, при образовании Вселенной могли бы рождаться первичные чёрные дыры, некоторые из которых (с начальной массой 1012 кг) должны были бы заканчивать испаряться в наше время. Так как интенсивность испарения растёт с уменьшением размера чёрной дыры, то последние стадии должны быть по сути взрывом чёрной дыры. Пока таких взрывов зарегистрировано не было. До сегодняшнего дня было проведено всего несколько попыток исследования Излучения Хокинга, будем надеяться, что в ближайшем будущем мы получим более убедительные результаты и сможем зафиксировать это излучение документально.

Итак, даже чёрные дыры прекратили своё существование и четвёртая эра Вселенной подошла к концу. С исчезновением последней чёрной дыры началась пятая и последняя эра жизни Вселенной, (моя любимая), Тёмная Эра, но об этом в следущей главе.

Следующая глава: Жизнь и Смерть Вселенной. Главы XV и XVI

Предыдущая глава: Жизнь и Смерть Вселенной. Главы XI и XII

Первая глава

Публикуется с разрешения автора текста — Валентина Гаденова (Valentin Gadenoff).

Рекомендуем подписаться на Facebook страницу автора!

Жизнь и Смерть Вселенной. Главы I и II.