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黑矮星爆炸:死寂宇宙中最后的烟火

时间:2023-01-08 02:53:01

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黑矮星爆炸:死寂宇宙中最后的烟火

大部分科学家认为宇宙到了生命尽头,是一片黑暗的景象,里面充满了黑洞和燃尽的恒星。一份新研究认为,在这之后,大量现在无法爆炸的恒星,将逐个爆发为超新星,在宇宙中上演最后的烟火秀,直到再也没有可以爆炸的恒星,宇宙才真正陷入死寂。

伊利诺伊州立大学的理论物理学家卡普兰(Matt Caplan)进行的计算推导出这样的场景,《天文学会月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)近期接受了这份研究。现在的宇宙中,质量通常在太阳10倍以上的恒星,到了生命的终点才会发生超新星爆炸。这些恒星内部的核反应不断产生铁元素,由于铁元素无法用于恒星燃烧,它们就像毒素一样在恒星内部积累,最后触发超新星爆发。可是质量不到这个级别的恒星不会爆发为超新星,而是变成白矮星。“质量不到太阳十倍的恒星,没有足够的引力或密度,像大恒星那样在内核产生铁元素,因此它们现在不会爆发成超新星。白矮星将在未来几万亿年后冷却,亮度降低,最后冻成固态,成为不会发光的‘黑矮星’。它们的主要成分将包括较轻的碳、氧等元素,体积和地球差不多,但是质量和太阳差不多,内部的密度将超过地球上任何物质。”

卡普兰说,虽然它们冷却了,可是内部的核反应并不会停止。“由于量子隧穿效应,即使在零度状态下,仍会发生核反应,只是速度很慢,需要很长时间。”卡普兰认为,这是黑矮星产生铁元素,激发超新星爆发的关键因素。按照他的计算,第一颗黑矮星将在“上千倍个万亿”年后发生,可以说是用目前的计数系统无法描述的天文数字。但并不是所有的黑矮星都会爆发。“只有最大的黑矮星,即1.2~1.4倍太阳质量的黑矮星,才会爆炸。”这相当于目前宇宙中1%的恒星,将以这种方式爆炸。也就是说,我们的太阳仍然不足以成为有能力爆发的黑矮星。卡普兰认为,到时候最大的黑矮星将最先爆发。从第一颗黑矮星爆炸开始,那时的宇宙将已经是面目全非:星系全都解散,黑洞蒸发,宇宙的膨胀已经把剩余的物质互相之间拉得非常远,彼此之间谁也看不到其它天体的爆炸,就是说,天体之间的间隔远到连光线都抵达不到。

接下来,黑矮星按照质量递减的顺序逐一爆炸,直到宇宙中再也没有可以爆炸的黑矮星,这将发生在10^32,000年后,那时候,宇宙将真的是死寂。卡普兰说,尽管他活不到验证这一理论的那一天,但是他并不遗憾。他说:“我成为一名物理学家的原因是,我想思考大的问题,比如为什么宇宙在这里,它将如何结束?”

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显示评论内容(1)
  1. 露琦琦2023-07-06 11:26露琦琦[河南省网友]1.1.0.122
    宇宙的壮丽真的让人惊叹,这次黑矮星爆炸一定壮观无比!
    顶15踩0
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