Vũ trụ có thể “chết” sớm hơn 10⁷⁸ năm, thay vì sống tới 10¹¹⁰⁰ năm như chúng ta từng nghĩ

Trước đây, các mô hình vũ trụ học ước tính rằng vũ trụ sẽ "chết" – tức là toàn bộ vật chất tan rã hoàn toàn – sau khoảng 10¹¹⁰⁰ năm, tức 1 kèm theo 1.100 chữ số 0. Nhưng trong nghiên cứu mới của ba nhà khoa học Hà Lan tại Đại học Radboud, con số đó bị rút ngắn đáng kể: chỉ còn khoảng 10⁷⁸ năm – tức 1 kèm theo 78 số 0.

Nghe thì vẫn như hàng tỷ tỷ tỷ tỷ năm nữa, nhưng theo chuẩn thời gian vũ trụ, đó là một sự rút ngắn khủng khiếp. Nói vui, nếu một người được hứa sống thêm 50 năm mà đột nhiên chỉ còn chưa đến một phần nghìn tỷ tỷ giây, chắc chắn ai cũng sẽ thấy "có chuyện không ổn".

Lý do của sự rút ngắn này? Một loại bức xạ kỳ lạ.

Tất cả bắt đầu từ hiện tượng bức xạ Hawking – thứ mà nhà vật lý Stephen Hawking từng dự đoán vào thập niên 1970. Theo lý thuyết này, hố đen không tồn tại mãi mãi. Chúng mất dần khối lượng thông qua một quá trình phát ra bức xạ lượng tử – và đến một lúc nào đó sẽ bốc hơi hoàn toàn.

Nhưng trong công trình mới, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng hiện tượng tương tự có thể xảy ra ngay cả với những vật thể không phải là hố đen, như sao neutron, sao lùn trắng và các tàn dư sao khác. Lý do là: sự cong của không-thời gian ở quy mô vũ trụ vẫn có thể tạo ra các hạt mới ở vùng không gian rất xa trung tâm vật thể.

Điều này có nghĩa là mọi vật chất trong vũ trụ – không chỉ hố đen – đều có thể từ từ bốc hơi theo thời gian, và kết cục của vũ trụ có thể đến sớm hơn rất nhiều so với kịch bản "tàn lụi lạnh lẽo kéo dài vô tận" mà chúng ta từng nghĩ.

Trước đây, sao lùn trắng (những gì còn lại sau khi một ngôi sao như Mặt Trời tắt) được cho là sẽ tồn tại lâu nhất trong vũ trụ – khoảng 10¹¹⁰⁰ năm. Nhưng theo nghiên cứu mới, tuổi thọ của chúng chỉ còn khoảng 10⁷⁸ năm.

Sao neutron và hố đen khối lượng sao – vốn có trọng lực cực lớn – cũng sẽ tan rã sau khoảng 10⁶⁷ đến 10⁶⁸ năm. Lý do, theo nhóm nghiên cứu, là vì hố đen không có bề mặt, nên chúng hấp thụ lại một phần bức xạ của chính mình, làm chậm quá trình bốc hơi.

Một trong những giả thuyết thú vị mà nhóm nghiên cứu đưa ra là: có thể tồn tại các "hóa thạch sao" – tàn dư của các vật thể từ những vũ trụ trước đó. Nếu chu kỳ hình thành vũ trụ mới diễn ra trong khoảng thời gian ngắn hơn 10⁶⁸ năm, thì có thể một vài sao neutron hoặc tàn dư sao khác từ "vũ trụ cũ" vẫn còn sót lại.

Tuy vậy, đây chỉ là giả thuyết. "Chúng tôi không kỳ vọng có thể quan sát được những tàn dư đó, nhưng việc đặt ra câu hỏi giúp chúng ta hiểu lý thuyết tốt hơn," giáo sư Walter van Suijlekom chia sẻ.

Không. Ít nhất là chưa. Dù con số 10⁷⁸ năm là "ngắn hơn rất nhiều" so với 10¹¹⁰⁰ năm, thì nó vẫn xa hơn bất kỳ thứ gì con người từng hình dung. Thực tế, thời điểm đó còn ở sâu trong tương lai hơn cả số tuổi hiện tại của vũ trụ – vốn chỉ khoảng 13,8 tỷ năm.

Nhưng nghiên cứu này có ý nghĩa cực kỳ lớn với khoa học. Nó làm thay đổi hoàn toàn cách chúng ta nhìn nhận về cái chết cuối cùng của vũ trụ, và mở ra một chương mới trong việc hiểu rõ hơn về mối liên hệ giữa hấp dẫn, cơ học lượng tử và không-thời gian.

Nghiên cứu đã được chấp nhận đăng trên tạp chí Journal of Cosmology and Astroparticle Physics và hiện đang được đăng tải trên kho lưu trữ học thuật arXiv.