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黑矮星爆炸将可能会是宇宙中最后一件有趣的事情



据外媒报道,宇宙可能始于一次大爆炸,但它很可能会以一种虎头蛇尾的方式结束,在数万亿年的时间里慢慢消逝并最终变成黑色。现在,伊利诺斯州立大学的一位理论物理学家计算出了可能会发生的最后一件有趣的事情–被称为黑矮星的恒星爆炸,这些恒星甚至还不存在。

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虽然宇宙的最终命运仍有待讨论,但最主要的假设之一就是它将要经历“热死”这个过程。“基本上,所有的恒星都会冷却并消亡,黑洞会蒸发,宇宙的无限膨胀会将现实的结构拉伸到非常得远以至于剩余的亚原子粒子几乎没有机会在一秒差距内呼啸而过。”

现在,多亏了理论物理学家Matt Caplan,我得以知道可能会发生的最后一件事–黑矮星超新星。

目前,超新星是留给大质量恒星的爆炸末期。当这些巨大的热核反应堆燃料耗尽时,核芯会坍塌并触发超新星然后留下黑洞或中子星。

较小的恒星像我们的太阳反而会膨胀成红巨星,然后最终收缩成白矮星。由于这些白矮星本身通常没有成为超新星的质量,所以它们会慢慢冷却到太空的背景温度。当这种情况发生时,它们会逐渐消失,进而冻结成固体并变成寒冷、黑暗的黑矮星。

据计算,这一过程将需要耗费数万亿年时间,而由于宇宙本身只有134亿年的历史,科学家们预计目前还不存在任何黑矮星。已知最古老的白矮星目前也仍在明亮地发着光。

一颗黑矮星基本上被认为是一个故事的结束,但据Caplan介绍称,在这些物体中仍有一些生命存在。核聚变仍可以在非常低的温度下发生–只是需要非常长的时间,另外还需要量子力学的帮助。

量子隧穿现象意味着一个粒子偶尔可以“隧道”穿过一个通常它没有足够能量去克服的障碍。在这种情况下,尽管黑矮星内部的原子核不应该有足够的能量自发融合在一起,但它们确实能做到。

最终,这些核聚变产物会累积到足以将黑矮星变为超新星。Caplan推出,在今天所有闪耀的恒星中,有百分之一的恒星等待着这种爆炸性命运,而绝大多数将永远像黑矮星一样悄无声息地前行。

Caplan指出:“只有质量最大的黑矮星–大约是太阳质量的1.2到1.4倍–才会爆炸。即使核反应非常缓慢,我们的太阳仍没有足够的质量成为超新星,即使在遥远的将来也是如此。”

这位物理学家称,质量最大的黑矮星将最先被淘汰,之后,质量越来越小的黑矮星将紧随其后。然而你可别奢望着拿起自己的望远镜去寻找它们的踪迹。据Caplan推算,第一个黑矮星超新星在大概101,100年内都不会发生。

即使能安全地呆在时光机里目睹这些事件,在宇宙黑暗的时代里能找到它们的机会也非常渺茫。“星系将会分散,黑洞将会蒸发,而宇宙的膨胀将会把所有剩余的物体拉得非常得远,以至于没有人会看到其他的物体爆炸。在物理层面上,光传播那么远是不可能的,”Caplan解释道。

但这些黑矮星超新星仍会燃烧。Caplan表示,最后一颗变成超新星的黑矮星将在103.2万年后变成超新星。

“很难想象接下来会发生什么。黑矮星超新星可能是宇宙中发生的最后一件有趣的事情。它们可能是史上最后一颗超新星。”

相关研究报告已发表在《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》上。