科学家第一次提出宇宙即将在“大爆炸”里死去
是爆炸中的毁灭,还是寂静中的死亡?天文学家们一直在思考宇宙将如何终结。
已知的物理学定律表明,恒星将停止诞生,星系将变暗,甚至黑洞也会通过霍金辐射蒸发,从现在到现在大约10年,只剩下简单的亚原子粒子和能量。空间的膨胀将使能量冷却到接近0开尔文(绝对零度),这意味着宇宙的"热死亡"和总熵。
据"科学"杂志报道,一项新的研究表明,在难以想象的未来,被称为"黑矮星"的冷恒星残骸将开始爆炸,形成一系列壮观的超新星,释放出宇宙历史上最后的"焰火"。这可能是宇宙在万物永远黑暗之前最后的"欢呼"。
今年春天,伊利诺伊州立大学的理论物理学家马特·卡普兰(MattCaplan)教授了一门天体物理学课程,他意识到,最后一组天体的命运从未被解释过。在热核燃料耗尽后,像太阳这样的低质量恒星不会以引人注目的超新星的形式出现。相反,它们会慢慢从外层掉下来,留下一个地球大小的热核--白矮星。
卡普兰说:"它们就像从炉子上取出的锅,变得越来越冷,基本上永远冷却下来。
白矮星通常不再产生能量,而是依靠一种叫做电子简并压力的力量来抵御重力崩溃。白矮星中的粒子被锁在一个能释放热量的晶格中,这种晶格已经释放了数万亿年的热量,远远超过了目前的宇宙年龄。但最终,这些白矮星会逐渐冷却,变成黑色矮星。
黑矮星缺乏能量来驱动核反应,所以核反应中很少有聚变反应。核聚变需要带电的原子核来克服强大的静电排斥力并合并。然而,在很长一段时间内,量子力学允许粒子通过能量屏障,这意味着尽管速度极低,核聚变仍有可能发生。
当硅和镍等原子与铁结合时,它们就会产生正电子,也就是电子的反粒子。这些正电子慢慢地摧毁了黑矮星中心的一些电子,并削弱了它的简并压力。对于质量约为太阳质量的1.2至1.4倍的恒星(约占当今宇宙中所有恒星的1%)而言,这种减弱最终将导致灾难性的引力崩溃,导致一场类似高质量恒星超新星形成的巨大爆炸。卡普兰本月在"皇家天文学会"(Royal天文学会)月刊上报道了这一研究。
卡普兰说,这场戏剧性的疫情将从101100开始,人类大脑很难理解这一数字。疫情将持续到103年和2000年以后。
希望看到宇宙中最后一束烟花的时间旅行者可能会感到失望。因为此时,一种与引力相反的神秘物质--暗能量会将宇宙中的一切分裂开来,每颗黑矮星都会被巨大的黑暗包围,超新星甚至无法相互观测。
耶鲁大学的天体物理学家GregoryLaughlin称赞这项研究是一项有趣的思维实验,让科学家们能够考虑那些在当今时代还没有足够时间展开的物理过程。
然而,劳克林也强调,对遥远未来的任何研究都不应过于认真。我们对极遥远的未来的看法反映了当前的理解,它将随着时间的推移而改变。

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