Lý thuyết Stephen Hawking giúp các nhà khoa học tính toán tuổi thọ vũ trụ ngắn hơn dự đoán

Sự giãn nở của vũ trụ vẫn là ẩn số lớn của vũ trụ học

Khoa học bất ngờ phát hiện sương giá trên đỉnh núi lửa sao Hỏa

Tham vọng của Roblox: Từ nền tảng game đến siêu vũ trụ giải trí kỹ thuật số

Hình ảnh mô tả một ngôi sao neutron đang "bốc hơi". Ảnh: Daniëlle Futselaar / artsource.nl

Từ lời tiên tri của thiên tài đến khám phá chấn động

Năm 1975, nhà vật lý lý thuyết Stephen Hawking đưa ra một giả thuyết táo bạo: lỗ đen không phải là những "hố đen" vĩnh viễn như Einstein từng nghĩ, mà chúng có thể "bay hơi" thông qua quá trình phát ra bức xạ. Gần 50 năm sau, lý thuyết này đã giúp các nhà khoa học đưa ra dự đoán chính xác hơn về thời điểm kết thúc của vũ trụ.

Nhóm ba chuyên gia từ Đại học Radboud - Heino Falcke (chuyên gia lỗ đen), Michael Wondrak (nhà vật lý lượng tử) và Walter van Suijlekom (nhà toán học) đã áp dụng nguyên lý bức xạ Hawking cho nhiều loại thiên thể khác nhau, không chỉ riêng lỗ đen.

Con số gây sốc: 10 ⁷⁸ năm thay vì 10 ¹¹⁰⁰ năm

Kết quả nghiên cứu cho thấy những tàn dư sao cuối cùng của vũ trụ sẽ biến mất sau khoảng 10 ⁷⁸ năm. Con số này ngắn hơn rất nhiều so với ước tính trước đây là 10 ¹¹⁰⁰ năm, một sự khác biệt khổng lồ về mặt khoa học.

Để có được kết quả này, nhóm nghiên cứu đã tính toán thời gian phân rã của sao lùn trắng - những thiên thể bền bỉ nhất trong vũ trụ. Họ phát hiện ra rằng thời gian "bay hơi" của bất kỳ vật thể nào chỉ phụ thuộc vào mật độ của nó, không phân biệt đó là lỗ đen, sao neutron hay ngay cả Mặt trăng.

Không dừng lại ở các thiên thể, nhóm nghiên cứu còn thực hiện những phép tính "vui nhộn": Mặt trăng sẽ bay hơi hoàn toàn sau 10⁹⁰ năm; con người cũng cần 10⁹⁰ năm để biến mất theo cơ chế này.

Heino Falcke, tác giả chính của nghiên cứu, bình luận: "Kết cục cuối cùng của vũ trụ đến sớm hơn dự kiến, nhưng may mắn là vẫn phải mất một thời gian rất dài."

Ý nghĩa sâu rộng của phát hiện

Nghiên cứu này không chỉ thay đổi cách chúng ta hiểu về tương lai của vũ trụ mà còn mở ra những câu hỏi lớn về bản chất của thời gian và không gian. Walter van Suijlekom giải thích: "Bằng cách đặt ra những câu hỏi như vậy và xem xét các trường hợp cực đoan, chúng tôi muốn hiểu lý thuyết tốt hơn. Có lẽ một ngày nào đó, chúng tôi sẽ khám phá ra bí ẩn của bức xạ Hawking."

Xây dựng trên nghiên cứu năm 2023

Công trình này là sự tiếp nối của nghiên cứu năm 2023 cùng nhóm thực hiện. Khi đó, họ đã chứng minh rằng những thiên thể cổ xưa nhất của vũ trụ, bao gồm lỗ đen và sao neutron, cũng có thể bay hơi thông qua quá trình tương tự bức xạ Hawking.

Mặc dù con số 10 ⁷⁸ năm vẫn là một khoảng thời gian khó tưởng tượng, dài hơn hàng tỷ lần tuổi hiện tại của vũ trụ nhưng phát hiện này chứng minh rằng ngay cả những thứ tưởng chừng vĩnh hằng cũng có ngày kết thúc.

Nghiên cứu hoàn chỉnh đã được xuất bản trên tạp chí Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, một trong những ấn phẩm uy tín hàng đầu về vũ trụ học hiện đại.

Theo tạp chí Điện tử và Ứng dụng