Сверхновые черные карлики станут последним событием во Вселенной
Окончательная судьба Вселенной все еще обсуждается, но одна из главных гипотез состоит в том, что она подвергнется «тепловой смерти»
Вселенная, возможно, началась с Большого взрыва, но, скорее всего, закончится крайне неприятным образом, медленно угаснув на протяжении триллионов и триллионов лет. Теперь физик-теоретик из Университета штата Иллинойс вычислил то, что может быть последним интересным событием, которое когда-либо произойдет — взрывы звезд, называемых черными карликами, которых еще даже не существует.
Окончательная судьба Вселенной все еще обсуждается, но одна из главных гипотез состоит в том, что она подвергнется «тепловой смерти».
По сути, все звезды остынут и выдохнутся, черные дыры испарятся, а бесконечное расширение Вселенной растянет ткань пространства так далеко, что оставшиеся субатомные частицы будут летать в пределах парсека друг от друга.
И теперь, благодаря физику-теоретику Мэтту Каплану, у нас есть представление о том, что может быть одной из последних вещей, которые когда-либо произойдут, — о сверхновых черных карликах.
В настоящее время сверхновые — это конец жизни массивных звезд. Когда в этих огромных термоядерных реакторах заканчивается топливо, ядро разрушается и запускает сверхновую, оставляя после себя черную дыру или нейтронную звезду.
Меньшие звезды, такие как наше Солнце, вместо этого будут расширяться до красных гигантов, а затем в конечном итоге снова сжиматься до белых карликов. Поскольку эти белые карлики (обычно) не обладают массой, чтобы сами стать сверхновыми, они вместо этого медленно охлаждаются до фоновой температуры космоса. Когда это произойдет, они исчезнут и «замерзнут», превратившись в холодные, темные черные карликовые звезды.
Было подсчитано, что этот процесс займет триллионы лет, а поскольку возраст самой Вселенной «всего» 13,7 миллиарда лет, ученые пока не ожидают, что черные карлики будут существовать. Самые старые из известных белых карликов все еще ярко сияют.
Считалось, что черный карлик — это конец истории, но, по словам Каплана, в этих объектах еще есть некоторая жизнь. Синтез все еще может происходить при очень низких температурах — просто он занимает невероятно много времени и требует некоторой помощи со стороны квантовой механики.
Явление квантового туннелирования означает, что иногда частица может «туннелировать» через барьер, для преодоления которого обычно не хватает энергии. В этом случае ядра внутри черного карлика могут спонтанно сливаться вместе, даже если у них «не должно» для этого быть достаточно энергии.
В конце концов, этих продуктов синтеза должно накапливаться достаточно, чтобы «задушить» черный карлик и превратить его в сверхновую, как это происходит с более массивными звездами.
По оценке Каплана, эта взрывоопасная судьба ожидает до одного процента всех сияющих сегодня звезд, в то время как подавляющее большинство будет вечно существовать, как черные карлики.
«Только самые массивные черные карлики, масса которых примерно в 1,2–1,4 раза больше массы Солнца, будут взрываться», — говорит Мэтт Каплан. «Даже при очень медленных ядерных реакциях у нашего Солнца все еще недостаточно массы, чтобы когда-либо взорваться сверхновой, даже в далеком далеком будущем».
Физик говорит, что самые массивные черные карлики будут первыми, а за ними последуют все менее и менее массивные в этом диапазоне. Но этого придется ждать непостижимо долго. Мэтт Каплан подсчитал, что первой сверхновой из черных карликов не будет еще около 101,100 лет. Это единица, за которой следует 1100 нулей — число настолько велико, что представить его практически невозможно, это невероятно далекое будущее.
И даже если бы мы могли стать свидетелями этих событий, находясь в безопасности на машине времени, шансы, что мы сможем найти их в невероятной абсолютной тьме Темной Эры Вселенной, невелики.
«Галактики рассредоточатся, черные дыры испарятся, а расширение Вселенной отодвинет все оставшиеся объекты так далеко друг от друга, что ни один из них не увидит взрыва», — говорит Мэтт Каплан. «Свету даже физически невозможно пройти так далеко».
Но эти сверхновые черные карлики будут по-прежнему периодически взрываться в течение времени, которое даже трудно понять. Последний черный карлик, который станет сверхновой, сделает это примерно через 1032,000 лет в будущем.
«Трудно представить что-нибудь после этого, — говорит Мэтт Каплан. «Сверхновая звезда черного карлика может быть последним интересным событием, которое произойдет во Вселенной. Они могут быть последними сверхновыми в истории».
Исследование было опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.