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宇宙陷入沉寂之前最后的歡呼
查字典地理網(wǎng) 來源|2020-09-15 發(fā)表|教學(xué)分類:地理科普

地理學(xué)習(xí)

學(xué)習(xí)資料

在經(jīng)歷幾萬億年到幾百萬億年的漫長歲月后,白矮星輻射出剩余的所有熱量,冰冷的殘余物有時(shí)候被稱作“黑矮星”。但是,盡管黑矮星又冷又小,使其無法長久地維持穩(wěn)定,而Caplan的計(jì)算顯示,由于存在量子隧穿現(xiàn)象,核聚變?nèi)匀豢梢赃M(jìn)行。

在黑矮星的內(nèi)核,每個(gè)原子的原子核都帶有一個(gè)正電荷,因此,它們會像磁極一樣相互排斥。但是,根據(jù)量子理論,每個(gè)原子核都呈現(xiàn)出波粒二象性。由于原子核的“波”的特性,一顆原子核偶爾會從將其與鄰近原子核分開的斥力壁壘中“隧穿”。

加拿大多倫多大學(xué)的天體物理學(xué)家Marten van Kerkwijk(未參與本研究)稱:“我們都以為白矮星是完全呆滯的天體。能想到這些安靜的死亡恒星仍在繼續(xù)聚變,真是相當(dāng)高明。”

據(jù)Caplan介紹,歷經(jīng)許多萬億年,這些超慢的聚變反應(yīng)會產(chǎn)生重元素鐵。這一過程也會釋放出正電子(與電子類似,但帶正電荷)。當(dāng)這些正電子與電子在恒星內(nèi)核相遇時(shí),它們會消滅彼此。沒了這些電子及其釋放的壓力,白矮星自身將無法克服重力拖拽。它將會繼續(xù)收縮,直至在一場爆炸中向外“回彈”。這一過程類似于傳統(tǒng)的超新星爆發(fā)。

Caplan指出,只有最重的白矮星,即質(zhì)量超過太陽1.2倍的,才能產(chǎn)生這種爆炸。他說,即便如此,白矮星發(fā)生爆炸的概率,在目前存在約1023顆恒星中也僅占1%。

爆炸前,默默聚變的黑矮星不會釋放出可見光。Caplan說:“它即使在你面前,你也看不到它,直到它爆炸?!?/p>

然而,如果物質(zhì)本身不穩(wěn)定,那么,白矮星等恒星殘留物的存在時(shí)間可能不足以產(chǎn)生如此緩慢的聚變過程。物理學(xué)家們推斷,質(zhì)子的衰變時(shí)間很長,約1031至1036年。如果它們發(fā)生衰變,那么,白矮星可能在爆炸之前就會消失。

但是,只要有質(zhì)子存在,“Caplan的論文里的物理過程,以及結(jié)果似乎都說得通?!盕red Adams說道。他是密歇根大學(xué)的天體物理學(xué)家,曾在1999年與人合著《宇宙的五個(gè)時(shí)代:探究永恒的物理(The Five Ages of the Universe: Inside the Physics of Eternity)》一書,探討了宇宙長遠(yuǎn)的未來。

當(dāng)前,熱寂是接受度最高的宇宙終結(jié)理論,不過,天體物理學(xué)家們?nèi)栽诶^續(xù)探討其他可能性。宇宙可能會自身坍縮回去,所有物質(zhì)壓縮成一個(gè)奇點(diǎn),之后可能會再次發(fā)生大爆炸。或者,宇宙的加速膨脹將會毀滅空間本身,單個(gè)原子最終也將會被撕裂。

無盡黑暗中最后的光亮

待到白矮星開始爆炸時(shí),宇宙將面目全非。星系都失去了其結(jié)構(gòu),單個(gè)恒星的殘留物在太空中自由地飄蕩。距今10100年后,如今已知最大的黑洞也可能會由于霍金輻射過程而消失。盡管這是一段極為漫長的時(shí)間,但與白矮星爆炸的時(shí)間尺度相比則是小巫見大巫。

暗物質(zhì),抵消引力并將萬物與其他一切分離開的神秘力量,將會使任何剩下的天體(包括白矮星)分離開,以至于任何天體都無法看到彼此。

由于沒有恒星燃燒產(chǎn)生熱量,此時(shí)很可能什么都無法存活。但是,假如還存在那么一種生物,它將只能看到一場白矮星爆炸,因?yàn)樗衅渌陌装潜ǘ及l(fā)生在它的“宇宙視界”之外。它將無法獲取宇宙視界之外的任何信息,包括光。

盡管101100年的時(shí)長超乎想象,但這只是終結(jié)的開始,標(biāo)志著最重的白矮星開始爆炸。較輕的白矮星還需要更久,據(jù)Caplan計(jì)算,最久的將發(fā)生在103200年之后。盡管有這些爆炸發(fā)生,但宇宙的熱寂卻無法終止。爆炸的白矮星可能將是茫茫宇宙中最后的歡呼。

Caplan說:“除非有我們尚未發(fā)現(xiàn)的新物理規(guī)律出現(xiàn),否則,在那之后,宇宙將陷入永遠(yuǎn)的冰冷、黑暗、凄慘之中。”

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