私はかつて人気のある科学の本を読んだことがあります。著者はホーキング放射のために、最も大きなブラックホールが蒸発するのにかかる時間を計算しました。その後、宇宙は素粒子だけで満たされたスープになると彼は主張した。
しかし、ブラックホールではない天体はどうなりますか？たとえば、極寒の宇宙で、深宇宙のどこかを漂っている地球サイズの悪党惑星？その惑星を蒸発させる既知の影響は何ですか？どれくらいかかりますか？
回答:
ブラックホールが蒸発する前に、私たちの宇宙はブラックホールの時代と呼ばれる時代に入ります。今から約年後に、宇宙のすべての陽子と中性子は崩壊して陽電子とニュートリノに変わります。これが最後の惑星が亡くなる方法です。
この時点ではブラックホールと素粒子のみが残るため、ブラックホールの時代はそう呼ばれています。
陽子崩壊の証拠は現在ないので、宇宙のこの段階は厳密に理論的であることに注意してください。
ソース：
物理学者のジョン・バエズによるこのページでは、既存のブラックホールとパスを横切って吸収されないと仮定すると、ローグの惑星や白色矮星のようにブラックホールに崩壊するほど大きくない体に長期的に何が起こるかについて説明しています。短い答え：ホーキング放射とは無関係の理由で、それらは蒸発します。それは明らかに、おそらく体の内部熱エネルギーが表面の粒子にランダムに十分な運動エネルギーを与えて脱出速度を達成し、体を脱出させるため、単に熱力学的問題にすぎません（ここのWiki記事では、これは「ジーンズ脱出」と呼ばれています'）。ここに完全な議論があります：
さて、これで、孤立した黒い小人、中性子星、ブラックホールが集まり、ガスの原子や分子、ダスト粒子、そしてもちろん惑星やその他のクラッドがすべて絶対零度に非常に近くなりました。
宇宙が膨張するにつれ、これらのものが最終的に広がって、広大な空間の中で一人一人が完全に一人になります。
それでは次に何が起こるのでしょうか？
さて、鉄は結合エネルギーが最も小さい核なので、量子トンネリングのおかげですべての物質が最終的にどのように鉄に変わるかについて誰もが話しますが、これまでに説明したプロセスとは異なり、これには実際にはかなり時間がかかります。正確には、約年。（まあ、あまり正確ではありません！）したがって、陽子の崩壊または何か他のことが、これが発生する機会を得るずっと前に起こる可能性が非常に高いです。
たとえば、ブラックホール以外のすべてのものは「昇華」または「イオン化」する傾向があり、低温にもかかわらず、原子または電子と陽子さえ徐々に失っていきます。具体的には、水素ガスのイオン化について考えてみましょう。ただし、議論はより一般的です。水素の箱を取り出し、温度を一定に保ちながら箱を大きくし続けると、最終的にイオン化します。これは、絶対零度でない限り、温度がどのように低くても発生します。とにかく、これは熱力学の第3法則によって禁止されています。
これは奇妙に思えるかもしれませんが、理由は単純です。熱平衡では、あらゆる種類のものが自由エネルギーを最小化します。E-TS：エネルギーから温度とエントロピーを掛けたもの。これは、エネルギーを最小化したいことと、エントロピーを最大化したいことの間に競争があることを意味します。エントロピーを最大化することは、高温でより重要になります。エネルギーを最小限に抑えることは低温でより重要になります—しかし、温度がゼロまたは無限でない限り、両方の効果が重要です。
[この説明を中断して、完全に分離されたシステムは長期的にエントロピーを最大化するだけであることに注意します。これは、周囲のシステムと接触しているシステムには当てはまりません。システムが周囲のはるかに大きなコレクションに接続されていて（流体または宇宙背景放射の海にさえ浸っているなど）、システムが周囲と熱の形でエネルギーを交換できるとします（これはそれほど変化しません）周囲がシステムよりもはるかに大きいと仮定した場合の周囲の温度。周囲は蓄熱槽と呼ばれるものです）、しかし彼らはボリュームのような他の量を取引することはできません。次に、システム+周囲の合計エントロピーを最大化する必要があるという記述は、システムのみが「ヘルムホルツ自由エネルギー」と呼ばれる量を最小化する必要があるという記述と同等です。これは、バエズが最後の段落で話していることです- これを参照してください回答またはこのページ。ちなみに、エネルギーとボリュームの両方を取引できる場合、システム+周辺の合計エントロピーを最大化することは、システム自体が「ギブス自由エネルギー」と呼ばれるわずかに異なる量（ヘルムホルツ自由エネルギーに等しい）を最小化する必要があることを意味します。加えて、圧力時間と体積の変化）、ここ「エントロピーとギブスの自由エネルギー」を参照してください。]
これが私たちの水素の箱にとって何を意味するかを考えてください。一方、イオン化された水素は、水素の原子や分子よりも多くのエネルギーを持っています。これにより、特に低温では、水素が原子と分子にくっついてしまいます。しかしその一方で、電子と陽子は自由に移動できるため、イオン化された水素はよりエントロピーを持ちます。そして、このエントロピーの差は、ボックスを大きくするにつれてますます大きくなります。したがって、温度がどれほど低くても、それがゼロを超えている限り、ボックスを拡張し続けると、水素は最終的にイオン化します。
（実際、これはすでに述べた「沸騰」プロセスに関連しています。銀河の密度が十分に低い限り、熱力学を使用して、星が熱平衡に近づくと銀河が沸騰することを確認できます。 ）
しかし、複雑な問題があります。膨張する宇宙では、温度は一定ではなく、低下します！
それで問題は、宇宙が拡大するときにどちらの効果が勝つかです：密度の低下（物質が電離したくなる）または温度の低下（互いにくっつきたい）？
短期的にはこれはかなり複雑な問題ですが、長期的には物事が単純化する可能性があります。宇宙が非ゼロの宇宙定数のおかげで指数関数的に拡大している場合、物質の密度は明らかにゼロになります。しかし、温度はゼロにはなりません。特定のゼロ以外の値に近づきます！そのため、陽子、中性子、および電子から作られたあらゆる形態の物質が最終的に電離します。
これは非常に低温ですが、物質の密度が十分に低い場合、この温度は、陽子、中性子、および電子で構成されるすべての形態の物質を最終的にイオン化するのに十分です。中性子星のような大きなものでも、ゆっくりとゆっくりと消散します。（中性子星の地殻は中性子でできていません。主に鉄でできています。）