宇宙「終結日」何時會到來?美國科學家認為,黑矮星或見證這一切

2021-01-09 科學黑洞

人類發展進化走出非洲用了數百萬年,當然結果也是好的發展出智慧文明,和其它大部分物種有了本質上的區別,我們不再僅僅追求填飽肚子,現在我們想要去追尋人類的起源和未來可能的結局。以及宇宙的起源和宇宙的終結之日,簡單來說就是哲學三問:我是誰?我從哪裡來?我要到哪裡去?

不久前據美國伊利諾州立大學的一個科學家團隊通過計算,對宇宙的「終結」有了新的闡述,宇宙在最後終結的時候會經歷「黑矮星」的爆炸,那預示著宇宙走向終點。

對於宇宙演化的問題是很多科學家非常關注的,說實話目前我們尚不清楚宇宙最終會走向何方。但是有一點科學家也很清楚,研究宇宙的結局就繞不開宇宙的起源問題,按照目前的主流觀點,科學家根據目前的物理學體系可以給出最好的解釋,就是宇宙誕生於138億年前的奇點大爆炸,之後經過不斷的膨脹,到今天宇宙已經有930億光年的可觀測直徑。

最初科學家提出過看起來很完美的宇宙演化模型,認為宇宙經過大爆炸時刻,之後的膨脹應該是減速的,因為會受到自身的引力塌陷作用,那麼在引力的拉扯下宇宙應該是減速膨脹的。如果是這樣的模型,那麼宇宙的結局也就很清楚了,減速膨脹的宇宙當速度為零的時候,就會調轉方向開始加速的收縮。

最終宇宙會經歷大塌縮時代,重新變得熾熱、緻密,等待一次膨脹的機會。這樣的宇宙模型看起來有始有終,並且類似於無限循環的模式。

但是隨著研究發現,宇宙並不是減速膨脹的,1998年一個科學家團隊通過觀測計算,發現我們的宇宙正在加速膨脹,這個結論是非常怪誕的。因為按照此前的物理體系,不會發生這種情況。就像是我們向上拋一個東西,它應該減速上升之後速度為零再加速下降,直到落回地面。

但是現在你向上拋的這個物體沒有減速而是加速向上飛行,並且速度越來越快。有的朋友說,這不就是火箭靠著自身的動力抵抗引力勢能嘛!但是宇宙膨脹為什麼會發生這種情況哪?科學家為了解釋這個模型,提出了暗能量的概念,宇宙中不僅僅存在這些肉眼可見的常規物種、暗物質、還有佔比很高的暗能量,它的作用機制可能跟引力恰好相反。

面對這個結局,科學家需要重新考慮宇宙演化的問題,如果宇宙加速膨脹最終會走向何方?科學家開始從熱力學的角度切入研究,認為加速膨脹的宇宙最終會進入大熱寂的狀態,那個時候宇宙中沒有了溫度差,所有的地方溫度可能僅比絕對零度高一點。

沒有溫度差這是非常恐怖的事情,這意味著整個宇宙將陷入孤寂、虛無毫無生機的狀態,並且一直持續下去。「大熱寂」是科學家根據向安有的科學體系可以提出的關於宇宙命運的最好模型。

此次美國科學家團隊的研究計算,就是基於宇宙終點是大熱寂狀態。研究第一位作者理論物理學家馬特卡普蘭說到,在宇宙進入大熱寂的過程中最後剩餘的黑矮星會發生爆炸,它們會見證宇宙的終結。

黑矮星也是處於假說中的一種特殊天體,宇宙中恆星演化到生命後期根據質量不同,一般會有三個結局,變成三種緻密天體:白矮星、中子星和黑洞。這三種天體是確定存在的,而科學家推測,白矮星隨著時間的流逝,能量不斷的向外釋放,最終會變成毫無生機的黑矮星。而這整個周期持續時間要遠長於目前的宇宙年齡138億年,因此說即使這個模型是正確的,但是目前宇宙中也沒有黑矮星的存在。

我們的太陽未來是否會變成黑矮星再經歷爆炸這一階段,目前還存在一些謎團。但是根據美國科學家提出的最新模型,宇宙演化到生命末期,大量的黑矮星必然會經歷爆炸釋放能量的過程,最終就是塵歸塵土歸土,一切變得虛無永恆。

文/科學黑洞,圖片來源網絡侵刪。

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    宇宙在接下來的無窮時間裡會陷入一個名為「熱寂」的情境。  但是在所有的光線永久熄滅之前,可能會有幾場「煙花」謝幕。天文學家認為,緻密恆星白矮星將是古老的宇宙中最後剩餘的天體。近日,《皇家天文學會月報》上的一篇論文發現,這類恆星能以慢得超乎尋常的速度進行核聚變,並最終形成超新星一樣的爆炸。
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    雖然我們認為超新星是罕見而奇妙的東西,但科學家表示它們是相當普遍的。根據對我們星系中同位素的觀察,我們知道銀河系每一千年至少會產生20顆超新星。這些燦爛的宇宙閃光充滿了宇宙中的重元素,而它們殘留的塵埃幾乎構成了我們周圍所看到的一切。但宇宙中不會永遠都會有超新星發生,在遙遠未來的某個時刻,宇宙將會只剩最後一顆超新星。
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    那麼黑矮星又是什麼呢?實際上,黑矮星是一種假想的恆星殘骸,隨著白矮星在未來數萬億年間的冷卻,它們最終會冷卻到不再能輻射出任何可被探測到的光或熱,因而成為一顆黑矮星。黑矮星主要由碳和氧等輕元素組成,大小和地球相近,但質量卻和太陽差不多,是非常緻密的天體。但形成黑矮星所需的時長遠遠大於目前宇宙的年齡,因此在宇宙中,我們尚不可能發現黑矮星的存在。黑矮星同樣缺乏能驅動核反應的能量,但這並不意味著黑矮星內部的核反應就全面停止。核聚變的發生需要帶電的原子核克服強大的靜電斥力而合併。
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