Fysikere beregner, hvornår den sidste supernova nogensinde vil ske

Enden på universet, som vi kender det, kommer ikke med et brag. De fleste stjerner vil langsomt bruse, når deres temperaturer falmer til nul.

"Det bliver lidt trist, ensom, koldt sted, " sagde den teoretiske fysiker Matt Caplan, som tilføjede, at ingen vil være i nærheden for at være vidne til dette lange farvel, der sker i en fjern fremtid. De fleste tror, ​​at alt vil være mørkt, når universet slutter. "Det er kendt som" varmedød, 'hvor universet for det meste vil være sorte huller og udbrændte stjerner, " sagde Caplan, som forestillede sig et lidt anderledes billede, da han beregnede, hvordan nogle af disse døde stjerner kunne ændre sig i eonerne.

At punktere mørket kunne være stille fyrværkeri - eksplosioner af resterne af stjerner, der aldrig skulle eksplodere. Nyt teoretisk arbejde af Caplan, en assisterende professor i fysik ved Illinois State University, finder ud af, at mange hvide dværge kan eksplodere i supernova i en fjern fjern fremtid, længe efter at alt andet i universet er dødt og stillet.

I universet nu, massive stjerners dramatiske død i supernovaeksplosioner kommer, når interne kernereaktioner producerer jern i kernen. Jern kan ikke brændes af stjerner - det samler sig som en gift, udløser stjernens kollaps og skaber en supernova. Men mindre stjerner har en tendens til at dø med lidt mere værdighed, krymper og bliver hvide dværge i slutningen af ​​deres liv.

"Stjerner mindre end omkring 10 gange solens masse har ikke tyngdekraften eller tætheden til at producere jern i deres kerne, som massive stjerner gør, så de kan ikke eksplodere i en supernova lige nu, " sagde Caplan. "Når hvide dværge køler ned i løbet af de næste par billioner år, de bliver svagere, til sidst fryse fast, og bliver 'sorte dværg' stjerner, der ikke længere skinner." Ligesom hvide dværge i dag, de vil for det meste være lavet af lette elementer som kulstof og ilt og vil være på størrelse med jorden, men indeholde omtrent lige så meget masse som solen, deres indre presset til tætheder millioner af gange større end noget andet på jorden.

Men bare fordi de er kolde, betyder det ikke, at nukleare reaktioner stopper. "Stjerner skinner på grund af termonuklear fusion - de er varme nok til at smadre små kerner sammen for at lave større kerner, som frigiver energi. Hvide dværge er aske, de er udbrændt, men fusionsreaktioner kan stadig ske på grund af kvantetunnelering, kun meget langsommere, sagde Caplan. "Fusion sker, selv ved nul temperatur, det tager bare rigtig lang tid." Han bemærkede, at dette er nøglen til at forvandle sorte dværge til jern og udløse en supernova.

Caplans nye værk, accepteret til offentliggørelse af Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society , beregner, hvor lang tid disse nukleare reaktioner tager at producere jern, og hvor meget jern sorte dværge af forskellig størrelse skal bruge for at eksplodere. Han kalder sine teoretiske eksplosioner "sort dværgsupernova" og beregner, at den første vil forekomme i omkring 10 til det 1100. år. "Om år, det er som at sige ordet 'billion' næsten hundrede gange. Hvis du skrev det ud, det ville fylde det meste af en side. Det ligger ufatteligt langt ude i fremtiden."

Selvfølgelig, ikke alle sorte dværge vil eksplodere. "Kun de mest massive sorte dværge, omkring 1,2 til 1,4 gange solens masse, vil blæse." Alligevel, det betyder så mange som 1 procent af alle stjerner, der findes i dag, omkring en milliard billioner stjerner, kan forvente at dø på denne måde. Med hensyn til resten, de vil forblive sorte dværge. "Selv med meget langsomme nukleare reaktioner, vores sol har stadig ikke nok masse til nogensinde at eksplodere i en supernova, selv i en fjern fremtid. Du kunne forvandle hele solen til jern, og den ville stadig ikke springe."

Caplan beregner, at de mest massive sorte dværge vil eksplodere først, efterfulgt af gradvist mindre massive stjerner, indtil der ikke er flere tilbage at gå af efter cirka 10 ³²⁰⁰⁰ flere år. På det tidspunkt, universet kan virkelig være dødt og tavst. "Det er svært at forestille sig, at der kommer noget efter det, sort dværg supernova kan være den sidste interessante ting, der sker i universet. De kan være den sidste supernova nogensinde." På det tidspunkt, hvor de første sorte dværge eksploderer, universet vil allerede være uigenkendeligt. "Galakser vil have spredt sig, sorte huller vil være fordampet, og udvidelsen af ​​universet vil have trukket alle tilbageværende objekter så langt fra hinanden, at ingen nogensinde vil se nogen af ​​de andre eksplodere. Det vil ikke engang være fysisk muligt for lys at rejse så langt."

Selvom han aldrig vil se en, Caplan forbliver ugeneret. "Jeg blev fysiker af én grund. Jeg ville tænke over de store spørgsmål - hvorfor er universet her, og hvordan vil det ende?" Når du bliver spurgt, hvilket store spørgsmål kommer næste, Caplan siger, "Måske vil vi prøve at simulere en sort dværgsupernova. Hvis vi ikke kan se dem på himlen, så kan vi i det mindste se dem på en computer."