Így ér véget az Univerzum: nem elhaló nyöszörgéssel, hanem egy nagy robajjal

33881

Valamikor az elképzelhetetlenül távoli jövőben a fekete törpéknek nevezett, hideg csillagmaradványok felrobbanva bámulatos szupernóvák sorozatát indítják majd be, elhozva az idők végezetének legnagyobb tűzijátékát. Erre jutott legalábbis a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society nemzetközi tudományos folyóiratban augusztusban publikált legújabb tanulmány szerzője.

Csillagászok régóta elmélkednek már a Világegyetem végének eljöveteléről. A jelenleg ismert fizikai törvények szerint mától számított körülbelül 10100 (1-es számjegy után 100 db nulla) év múlva leáll a csillagkeletkezés, a galaxisok elsötétülnek, és még a fekete lyukak is elpárolognak a Hawking-sugárzás miatt, nem hagyva hátra semmi egyebet, mint egyszerű szubatomi részecskéket és energiát. Az űr tágulása ezt az energiát közel 0 kelvinre, avagy abszolút nulla fokra hűti, így bekövetkezik az Univerzum hőhalála és a maximális entrópia állapota.

Matt Caplan asztrofizikus azonban rájött, hogy az égitestek egyik utolsó fajtájának sorsa még kérdéses. Termonukleáris üzemanyagukat elfogyasztva, a Naphoz hasonló kis tömegű csillagok nem robbannak fel drámai szupernóvaként, helyette külső rétegeiket levetve egy forró, Föld-méretű fehér törpeként léteznek tovább. Rájuk úgy tekinthetünk kicsit, mint a gázról levett serpenyőre – egyre csak hűlnek és hűlnek, gyakorlatilag örökké.

Művészi elképzelés egy fekete törpéről, egy teljesen kihűlt csillagmaradványról, amely évbilliók alatt alakulhat ki. (MARK GARLICK/Science Source)

A fehér törpék elképesztő gravitációs összeroppantó erejének a degenerált, vagy elfajult elektrongáz nyomása tart ellen. Ha elektronokat passzírozunk össze, a kvantummechanika törvényei miatt nem kerülhetnek azonos energiaállapotba, az ellenállás pedig nyomásként jelenik meg, a csillag így nem omlik össze. Egy fehér törpecsillag részecskéi kristályrácsba rendeződve évbilliókig sugározzák ki a hőt, jóval tovább, mint az Univerzum mai kora. Idővel viszont azok is kihűlnek, és fekete törpévé válnak.

Mivel a fekete törpék nem elég forrók ahhoz, hogy bármilyen magreakció történjen bennük, belül nem igazán mozgalmasak. A fúzióhoz olyan töltött atommagokra van szükség, amelyek energiája elég nagy az erős elektrosztatikus ellenállás legyőzésére, hogy így össze tudjanak olvadni egymással. A kvantummechanika mégis megengedi, hogy hosszú időskálán a részecskék ezen energiagátak alatt átalagutazzanak, tehát mégis történhet fúzió – bár extrém alacsony rátával.

Mikor szilícium-, nikkel- vagy hasonló atomok fuzionálva a vas felé közelítenek, pozitronokat hoznak létre, az elektronok antirészecskéit. Ezek a pozitronok rettentő lassan, de el tudnák pusztítani a fekete törpék magjában levő elektronokat, csökkentve ezzel a degenerált nyomást. Az 1,2-1,4 naptömegű csillagok esetén (ez a ma létező csillagok kb. 1%-a) ez a gyengülés idővel gravitációs összeomláshoz vezetne, ami a nagy tömegű csillagok szupernóva-jelenségéhez hasonló hatalmas robbanást idézne elő.

A Sirius A és fehér törpe kísérője, a Sirius B fantáziarajza. A Sirius B a nagyobb tömegű, ismert fehér törpék közé tartozik. (NASA / ESA / G. Bacon / STScI)

Ezek a drámai robbanások mintegy 101100 év múlva kezdődnének, ez a szám annyira óriási, hogy emberi ésszel képtelenség felfogni. Már a googol néven is ismert 10100 is elképzelhetetlen. A 101100 tehát googol googol googol googol googol googol googol googol googol googol googol év múlva lesz. 1032000 évig fognak folytatódni, ennek a googollal történő, a fentihez hasonló módon való illusztrációjához több mint egy fél magazint tele kellene írni.

Egy időutazó azonban, aki szeretné megnézni a végső hatalmas tűzijátékot, bizonyára csalódott lenne. Ennek a korszaknak a kezdetére a gravitációnak ellentartó, titokzatos sötét energia annyira eltávolítja már egymástól az Univerzum különböző részeit, hogy minden egyes fekete törpét végeláthatatlan sötétség vesz majd körbe: még a szupernóvák sem “látnák egymást”.

Mi több, Caplan kiszámolta, hogy a megfigyelhető Univerzum sugara addigra körülbelül e10^1100 -nal fog nőni (ahol e körülbelül 2,72), amely szám még végtelenül nagyobb, mint a fentiek. Caplan szerint bizonyára ez a legnagyobb szám, amellyel egész tudományos pályafutása alatt komolyan foglalkoznia kell majd.

Egy ősi szupernóva-robbanás maradványa, a Rák-köd. Figyelmes észlelők és csillagászok 1054-ben látták is az égen, tőlünk 6500 fényév távolságra felvillanó szupernóvát. (NASA, ESA, J. Hester és A. Loll (Arizona State University))

Gregory Laughlin asztrofizikus szerint a fenti kutatás egy roppant izgalmas gondolatkísérletként értelmezendő. Ezeknek az emberi ésszel felfoghatatlanul hosszú időskáláknak a feszegetése azért hasznos, mert olyan fizikai folyamatokat vizsgálhatunk, amelyeknek a jelen korszakban még nem volt ideje kialakulni. Fontos azonban észben tartani, hogy bármilyen hasonló elméletet érdemes szkeptikusan szemlélni. Hiszen minden, amit kiszámítunk, a jelenlegi tudásunkon alapszik, az pedig évről évre változik.

Például a fizika nagy egyesített elméletei között van olyan, amely szerint a proton idővel elbomlik. Ha ez igaz, akkor Caplan fekete törpéi jóval előbb szétbomlanának, mint, hogy felrobbanjanak. Némely kozmológiai modell szerint pedig az Univerzum idővel a Nagy Reccsként is ismert módon összeomolhat saját magába, kizárva ezzel a végső nagy tűzijátékot.

Caplan szerint viszont érdemes a nagyon távoli jövőbe tekinteni. “Úgy gondolom, hogy a saját mulandóságunk miatt is rabul ejt minket az Univerzum végének gondolata. Bármi rossz történjen is, mindig megnyugtathat a tudat, úgysem fog számítani, mikor érjük el az entrópia maximumát.”

Forrás: Science

Hozzászólás

hozzászólás