Existuje několik teorií zániku vesmíru. Dá se předpokládat, že vesmír bude existovat věčně, ale současné struktury, jakými jsou hvězdy, planety a galaxie patrně zaniknou. Nejčastěji zmiňovanými variantami zániku jsou teorie velkého rozervání, teorie velkého křachu a teorie velkého ochlazení. Která z těchto možností nastane, má záviset na podstatě temné energie – síly působící proti gravitaci.

Nová teorie, kterou obsahuje studie publikovaná před několika dny ve vědecké databázi arXiv, tvrdí, že na skutečném konci vesmíru nebude existovat nic, protože – zjednodušeně řečeno – vše se „vypaří“.

Wild Study Shows Everything in The Universe Will Eventually Evaporate https://t.co/d2K4HzSrMR

— ScienceAlert (@ScienceAlert) June 2, 2023

Rozpuštěný a vypuštěný

Černé díry, objekty s nepředstavitelnou gravitací pohlcující hmotu, nejsou věčné.

Věhlasný fyzik Stephen Hawking, který zasvětil svůj život jejich studiu, formuloval teorii, podle které černé díry v průběhu času ztrácejí hmotu v podobě tepelného (Hawkingova) záření. To znamená, že jejich horizont událostí – rozhraní u černé díry, po jehož překročení není možné vyslat jakýkoli signál vnějšímu pozorovateli – se zmenšuje a jednoho dne prostě zmizí, „vypaří se“.

Nová teoretická studie, kterou vypracovali fyzici z Radboundovy univerzity v nizozemském Nijmegenu, naznačuje, že tento osud čeká nejen černé díry, ale vše, co vesmíru existuje. Jak to vědci vysvětlují?

Kvantová mechanika naznačuje, že časoprostor má energii a ta se může samovolně měnit v částice a jejich antičástice. Ty potom anihilují (zanikají při srážce) a opět se mění v energii.

U horizontu událostí je však tento proces dokončen jen napůl. Jedna částice z páru je pohlcena černou dírou a druhá unikne do vesmíru. A přitom vzniká Hawkingovo záření.

Teoretičtí fyzici z Radboudovy univerzity tento scénář rozšířili. Dospěli k závěru, že pro vznik Hawkingova záření není nutný horizont událostí. Může vzniknout i jinde.

Autoři studie vysvětlují, že při vzniku této formy záření hraje významnou roli zakřivení časoprostoru, které může způsobit cokoli masivního.

Gravitační pole masivních objektů způsobuje, že se kolem nich časoprostor deformuje. Černé díry jsou nejextrémnějším příkladem, ale časoprostor se také zakřivuje kolem jiných hustých mrtvých hvězd, jako jsou neutronové hvězdy a bílí trpaslíci, a také kolem extrémně hmotných objektů, například kup galaxií.

Změníme pohled na vesmír?

Také v těchto případech mohou jako důsledek gravitace vznikat slapové síly, které jsou schopny rozdělit páry částic a antičástic. To znamená, že i u jiných hmotných objektů ve vesmíru bychom mohli pozorovat určitou formu Hawkingova záření.

Výpočty, které fyzici ve studii předkládají, naznačují, že pobyt v blízkosti horizontu událostí není podmínkou pro to, aby částice mohly uniknout svým dvojicím.

„Ukázali jsme, že daleko za černou dírou hraje zakřivení časoprostoru velkou roli při vytváření záření. Částice jsou tam odděleny slapovými silami gravitačního pole,“ vysvětluje v magazínu Science Alert jeden z autorů studie, Walter van Suijlekom.

Z toho vyplývá, že masivní objekty ve vesmíru bez horizontu událostí, jakými jsou třeba zbytky mrtvých hvězd, mají také tento druh záření. Vesmír se nám tedy doslova před očima vypařuje.

Po velmi dlouhé době může tento proces vést k tomu, že vše ve vesmíru se vypaří, včetně černých děr.

„Naše teorie mění nejen naše chápání Hawkingova záření, ale také pohled na vesmír a jeho budoucnost," upozorňuje ve Science Alert další z autorů studie Heino Falcke.