สรรพสิ่งสามารถแผ่ “รังสีฮอว์คิง” จนเอกภพทั้งหมดระเหยหายไปได้
บรรดาผู้สนใจวิชาฟิสิกส์ดาราศาสตร์ล้วนทราบกันดีว่า การแผ่รังสีฮอว์คิง (Hawking Radiation) สามารถทำให้หลุมดำซึ่งเป็นวัตถุที่มีแรงโน้มถ่วงมหาศาล ค่อย ๆ ระเหยจนหมดสิ้นไปในวันหนึ่งได้
อย่างไรก็ตาม ผลการศึกษาล่าสุดซึ่งทบทวนทฤษฎีข้างต้นที่สตีเฟน ฮอว์คิง เสนอไว้เมื่อปี 1974 ทำให้พบว่าไม่ใช่แค่หลุมดำเท่านั้นที่จะระเหยจนหมดไปในวันหนึ่ง แต่รวมถึงทุกสิ่งในจักรวาลที่มีมวลมากพอด้วย ทำให้เกิดแนวคิดใหม่ที่มองว่า จุดจบของเอกภพคือการที่สรรพสิ่งระเหยหายไปจนหมดสิ้นนั่นเอง
ข้อเสนอทางจักรวาลวิทยาที่แหวกแนวดังกล่าว ได้รับการตีพิมพ์ลงในวารสาร Physical Review Letters เมื่อวันที่ 2 มิ.ย. ที่ผ่านมา ซึ่งคณะนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ชาวดัตช์ นำโดยศาสตราจารย์ เฮโน ฟอล์เก จากมหาวิทยาลัยราดเบาด์ (Radboud University) ของเนเธอร์แลนด์ ระบุไว้ในแถลงการณ์ว่าด้วยงานวิจัยข้างต้นว่า
“วัตถุมวลมากที่ปราศจากขอบฟ้าเหตุการณ์แบบหลุมดำ ซึ่งรวมถึงซากของดาวฤกษ์ที่สิ้นอายุขัยและวัตถุอวกาศขนาดมหึมาต่าง ๆ ล้วนมีการแผ่รังสีฮอว์คิงเช่นกัน โดยเมื่อเวลาผ่านไปนานแสนนานชั่วกัลปาวสาน ทุกสิ่งในเอกภพจะสูญสลายไปด้วยการระเหยจนหมดสิ้น ถือเป็นจุดจบของจักรวาลในอนาคตที่ไม่ต่างไปจากจุดจบของหลุมดำเลย”
การระเหยของหลุมดำและวัตถุมวลมากทั้งหมดนั้น ตามหลักการแผ่รังสีฮอว์คิงแล้วคือการสูญเสียพลังงานในรูปอนุภาคของแสงหรือโฟตอน (photon) โดยในกรณีของหลุมดำ โฟตอนจะเกิดขึ้นและแผ่ออกไปจากบริเวณโดยรอบสนามความโน้มถ่วงของหลุมดำที่ทรงพลัง ซึ่งหมายความว่าวัตถุมวลมากอื่น ๆ ที่มีสนามความโน้มถ่วงทรงพลังเช่นกัน ก็สามารถจะระเหยหายไปโดยกลายเป็นอนุภาคของแสงที่มีพลังงานระดับอ่อน ๆ ได้
ปรากฏการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นเพราะการบิดเบี้ยวโค้งงอ (warp) ของปริภูมิ-เวลา (space-time) ทำให้เกิดความไม่สม่ำเสมอในสนามความโน้มถ่วงขึ้นหลายจุด ซึ่งภาวะนี้ส่งผลต่อความแปรปรวนทางกลศาสตร์ควอนตัม โดยสามารถจะให้กำเนิดอนุภาคขึ้นมาจากห้วงอวกาศที่ดูเหมือนจะว่างเปล่าอยู่ได้ หากมีพลังงานมากพอ
สตีเฟน ฮอว์คิง เคยให้คำอธิบายเรื่องการแผ่รังสีฮอว์คิงเอาไว้ว่า การที่ปริภูมิ-เวลาในสนามความโน้มถ่วงของหลุมดำเกิดการบิดเบี้ยว ทำให้มีบริเวณที่กระแสเวลาไหลอย่างไม่สม่ำเสมอกันเกิดขึ้นหลายแห่ง ซึ่งพื้นที่เหล่านี้จะมีการพุ่งขึ้นของระดับพลังงาน อันเป็นที่มาของโฟตอนหรืออนุภาคของแสงที่ระเหยออกไปนั่นเอง และเมื่อกาลเวลาผ่านไปนานแสนนานยิ่งกว่าอายุของเอกภพในปัจจุบัน หลุมดำก็จะสูญเสียพลังงานผ่านการระเหยกลายเป็นอนุภาคของแสง จนกระทั่งตัวของมันเองหมดสิ้นไป
อย่างไรก็ตาม เมื่อทีมนักฟิสิกส์ชาวดัตช์ลองคำนวณและคิดทบทวนถึงทฤษฎีดังกล่าวดูอีกครั้ง พวกเขาพบว่าปรากฏการณ์นี้สามารถเกิดขึ้นได้กับวัตถุอวกาศทุกชนิดที่มีสนามความโน้มถ่วงทรงพลัง โดยไม่จำเป็นว่าจะต้องเกิดขึ้นเฉพาะกับหลุมดำ ซึ่งมีขอบฟ้าเหตุการณ์คอยทำหน้าที่เป็นรั้วกั้นขอบเขตอยู่เท่านั้น
มีการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ชิ้นใหม่ โดยนำหลักการที่เรียกว่า Schwinger effect มาประยุกต์ใช้เพื่ออธิบายกรณีการแผ่รังสีฮอว์คิงของวัตถุที่ไม่ใช่หลุมดำ ซึ่งหลักการดังกล่าวชี้ว่า สสารสามารถเกิดขึ้นได้จากการบิดเบี้ยวอย่างรุนแรงของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า
ผลปรากฏว่าแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ดังกล่าว สามารถพิสูจน์ให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของการแผ่รังสีฮอว์คิง ซึ่งเกิดจากแรงไทดัลหรือความไม่สม่ำเสมอภายในสนามความโน้มถ่วงแต่เพียงอย่างเดียวเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าเมื่อดาวฤกษ์ ดาวนิวตรอน หรือดาวเคราะห์ขนาดยักษ์สิ้นอายุขัย พวกมันก็จะเปลี่ยนผ่านเข้าสู่ภาวะพลังงานต่ำ ก่อนจะเกิดการระเหยของโฟตอนจนสูญสลายหายไปในที่สุด
แม้แนวคิดใหม่นี้จะยังไม่ได้ผ่านการพิสูจน์ว่าถูกต้องด้วยหลักฐานทางดาราศาสตร์ที่เป็นรูปธรรม แต่ก็มีความน่าสนใจมากพอที่บรรดานักฟิสิกส์จะมองหากรณีตัวอย่างซึ่งเกิดขึ้นจริงในธรรมชาติ เพื่อยืนยันว่าการแผ่รังสีฮฮว์คิงนั้นเกิดขึ้นได้กับทุกสรรพสิ่งและจะนำมาซึ่งจุดจบของเอกภพจริงหรือไม่