科学|宇宙灭亡前的最后光芒,黑矮星超新星爆发,大概在10^1100年后
根据科学家的推测 , 我们的太阳就会进入到演化的末期 。它的外壳会膨胀 , 变成一颗红巨星 , 而内核开始坍缩 , 最终留下一颗白矮星 。
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我们经常说白矮星是恒星留下的尸体 , 不过这个说法其实也并不非常严谨 。虽然已经停止了内核的核聚变反应 , 但白矮星依然还有着非常高的温度和亮度 。在漫长的岁月里 , 它会一点点失去自己的温度和光芒 , 沉寂成为一颗黑矮星 。
在白矮星逐渐冷却的同时 , 宇宙中的黑洞也在不断蒸发着自己的物质 。终有一天 , 所有的天体都变得冰冷而又暗淡 。而且 , 随着宇宙的膨胀 , 物质和能量却又有限 , 它们将会距离越来越远 , 甚至1个秒差距(约3.26光年)的范围内都没有2个以上的原子 , 这样的密度也不可能再形成新的天体 。这就是宇宙可能的结局之一:宇宙大热寂 , 这个结局无疑是非常黑暗的 , 不论是字面上还是比喻中 。
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不过 , 来自伊利诺伊州立大学的理论物理学家马特·卡普兰却指出:黑矮星也并不是真正的终点 , 它依然有自己的演化历程 , 甚至还会出现另外一种别致的超新星爆发 , 这才是宇宙最后的一点光芒 。
卡普兰指出:“星系会分崩离析、黑洞会蒸发掉 , 宇宙的膨胀会将所有剩余的物质拉到天涯海角 , 以至于谁也看不到彼此的爆发 。甚至从物理学上讲 , 连光都无法穿越这么远的距离 。”但是 , 即便如此 , 宇宙中仍然还有一点点扑朔的光芒 , 那就是黑矮星超新星爆发 。就像是已经了无生机的森林 , 没有任何动物的痕迹 , 只有几颗腐朽的老树偶尔倒下 , 宣示着它们曾经活过 。
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我们知道 , 超新星通常出现在大质量恒星死亡的时候 , 或者是白矮星通过吸积其他恒星的物质而重新点亮的时候 。而卡普兰提出的这种黑矮星超新星 , 是科学家们此前从未想到过的 。
这是因为 , 卡普兰所提出的理论 , 并不是普通的核聚变 , 而且在量子力学的世界所出现的一种特殊的聚变形式 。他在最近的《英国皇家天文学会月刊》杂志上指出:这种特殊的聚变形式通常会非常漫长 , 但并非不会发生 。
在量子力学领域 , 有一个非常神奇的现象——量子隧穿 。在量子隧穿效应下 , 一些微观粒子可以违背经典力学的常识 , 穿越或穿入能量更高的位势垒 。在黑矮星的内部 , 这种量子隧穿效应也会出现 , 偶尔导致原子核违背常理地自发聚合在一起 。
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不过 , 这对于黑矮星的要求也比较高 , 根据卡普兰的计算 , 它的质量需要达到太阳的1.2-1.4倍 。也就是说 , 我们的太阳的质量虽然也能达到银河系前20%的水准 , 但依然不足以在死亡时甚至在变成黑矮星后出现超新星爆发 。它会像目前宇宙中99%的正在燃烧的恒星一样 , 未来只能永远沉寂下去 。只有1%的黑矮星 , 足够引发这样的量子隧穿效应 。
一个粒子的量子隧穿效应不会造成任何改变 , 但是随着时间的推移 , 这个效应逐渐累积 , 最终就会发生质的改变 , 引发黑矮星超新星爆发 。届时 , 最巨大的黑矮星将是最早爆发的 , 随后它们就像排着队一样 , 从大到小依次爆发 。
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