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

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在經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的計算顯示,由于存在量子隧穿現(xiàn)象,核聚變仍然可以進行。

在黑矮星的內核,每個原子的原子核都帶有一個正電荷,因此,它們會像磁極一樣相互排斥。但是,根據量子理論,每個原子核都呈現(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”。

加拿大多倫多大學的天體物理學家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,真是相當高明。”

據Caplan介紹,歷經許多萬億年,這些超慢的聚變反應會產生重元素鐵。這一過程也會釋放出正電子(與電子類似,但帶正電荷)。當這些正電子與電子在恒星內核相遇時,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,即質量超過太陽1.2倍的,才能產生這種爆炸。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。”

然而,如果物質本身不穩(wěn)定,那么,白矮星等恒星殘留物的存在時間可能不足以產生如此緩慢的聚變過程。物理學家們推斷,質子的衰變時間很長,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,只要有質子存在,“Caplan的論文里的物理過程,以及結果似乎都說得通?!盕red Adams說道。他是密歇根大學的天體物理學家,曾在1999年與人合著《宇宙的五個時代:探究永恒的物理(The Five Ages of the Universe: Inside the Physics of Eternity)》一書,探討了宇宙長遠的未來。

當前,熱寂是接受度最高的宇宙終結理論,不過,天體物理學家們仍在繼續(xù)探討其他可能性。宇宙可能會自身坍縮回去,所有物質壓縮成一個奇點,之后可能會再次發(fā)生大爆炸?;蛘撸钪娴募铀倥蛎泴缈臻g本身,單個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,宇宙將面目全非。星系都失去了其結構,單個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間,但與白矮星爆炸的時間尺度相比則是小巫見大巫。

暗物質,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生熱量,此時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,因為所有其他的白矮星爆炸都發(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年的時長超乎想象,但這只是終結的開始,標志著最重的白矮星開始爆炸。較輕的白矮星還需要更久,據Caplan計算,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,宇宙將陷入永遠的冰冷、黑暗、凄慘之中?!?/p>

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