當最後一批黑矮星爆炸後，宇宙徹底死亡

2020-09-03 科學書屋


新華社北京8月20日新媒體專電 據西班牙《阿貝賽報》網站8月15日報導，科學家們通常認為，「大爆炸」創造了時空，讓鐘錶運行，也形成了星系、恆星和行星。但未來會發生什麼？宇宙會走到盡頭嗎？


美國伊利諾州立大學理論物理學家馬特·卡普蘭在一份公報中說：「宇宙將成為一個悲傷、孤獨和寒冷的地方。這就是人們所說的『熱寂』，宇宙的主要構成將是黑洞和枯竭的恆星。」


卡普蘭在一篇預計將發表於英國《皇家天文學會月刊》上的文章中估算了宇宙何時將變為一片死寂。為此，卡普蘭估測了最後一次超新星爆發可能出現的時間。所謂的超新星爆發，是指大質量恆星在燃料耗盡、坍縮時通常可能發生的一次劇烈爆炸。根據卡普蘭的預測，這次爆炸將出現在10的32000次方(也就是1後面有32000個0，一張紙都寫不下)年以後。


然而，卡普蘭的估算並未描述大質量恆星的死亡。它們可能在很早之前就已經死亡了：正如現在我們看看周圍，大恆星聚合越來越重的元素，直至成為鐵。鐵元素無法再聚合，並會累積在恆星內部，最終導致恆星坍縮和爆炸。


因此，一切結束後，最終剩下的將是更小的恆星，它們不會再發生超新星爆炸，而是成為白矮星：這就是等待太陽的命運。白矮星是什麼樣子？基本上是失去外殼的恆星留下的熄滅的核。



理論上來說，隨著時間推移，這些核會逐漸冷卻，並成為黑矮星。卡普蘭說：「隨著白矮星冷卻，在接下來的數十億年間，它們的亮度會逐漸減弱，並最終硬化，成為不會發光的黑矮星。」黑矮星的成分為碳、氧等輕元素，其體積與行星差不多。但與行星不同的是，它們會達到恆星的質量。


但就算形成黑矮星，一切也不會結束。卡普蘭說，由於量子隧穿效應，黑矮星的內部將繼續發生聚變反應。因此，就算黑矮星也會產生鐵，並最終加快超新星爆發：這就是卡普蘭所說的「黑矮星超新星」。

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    發表於《皇家天文學會月報》的一份研究論文稱，宇宙中所有物體都死亡後，「黑矮星」將開始爆炸，引發類似超新星的爆炸，最後一切歸於虛無。 不過白矮星釋放的熱量可達數萬億年，遠遠長於當前的宇宙年齡。據卡普蘭的計算顯示，一顆白矮星要變成黑矮星至少要137億年。換句話說，我們的宇宙在理論上還沒有黑矮星的誕生。 根據卡普蘭的理論，白矮星即使變成了黑矮星，表面也不再發光發熱，但內部核反應並未完全停止。
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    現在，伊利諾斯州立大學的一位理論物理學家計算出了可能會發生的最後一件有趣的事情--被稱為黑矮星的恆星爆炸，這些恆星甚至還不存在。當這種情況發生時，它們會逐漸消失，進而凍結成固體並變成寒冷、黑暗的黑矮星。據計算，這一過程將需要耗費數萬億年時間，而由於宇宙本身只有134億年的歷史，科學家們預計目前還不存在任何黑矮星。已知最古老的白矮星目前也仍在明亮地發著光。一顆黑矮星基本上被認為是一個故事的結束，但據Caplan介紹稱，在這些物體中仍有一些生命存在。
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