„Bude to trochu smutné, osamělé, chladné místo,“ řekl teoretický fyzik Matt Caplan, který dodal, že nikdo nebude poblíž, aby byl svědkem tohoto dlouhého loučení v daleké budoucnosti. Většina lidí se domnívá, že vše bude temné, protože vesmír se chýlí ke konci. „Říká se tomu ‚tepelná smrt‘, kdy vesmír bude tvořen převážně černými dírami a vyhořelými hvězdami,“ řekl Caplan, který si představoval trochu jiný obrázek, když vypočítával, jak se některé z těchto mrtvých hvězd mohou v průběhu eónů měnit.
Protínat temnotu by mohl tichý ohňostroj – výbuchy zbytků hvězd, které nikdy neměly explodovat. Nová teoretická práce Caplana, docenta fyziky na Illinoiské státní univerzitě, zjistila, že mnoho bílých trpaslíků může explodovat v supernovách ve vzdálené daleké budoucnosti, dlouho poté, co vše ostatní ve vesmíru zemřelo a utichlo.
V současném vesmíru dochází k dramatickému zániku masivních hvězd při explozích supernov, když vnitřní jaderné reakce vytvoří v jádře železo. Železo nemohou hvězdy spálit – hromadí se jako jed, což vyvolá kolaps hvězdy a vytvoří supernovu. Menší hvězdy však mají tendenci umírat poněkud důstojněji, smršťují se a na konci svého života se stávají bílými trpaslíky.
„Hvězdy o hmotnosti menší než asi desetinásobek hmotnosti Slunce nemají takovou gravitaci ani hustotu, aby v jejich jádrech vznikalo železo jako u masivních hvězd, takže nemohou právě teď explodovat v supernově,“ řekl Caplan. „Jak budou bílí trpaslíci v příštích několika bilionech let chladnout, budou slábnout, nakonec ztuhnou a stanou se z nich ‚černí trpaslíci‘, kteří už nebudou zářit.“ Stejně jako dnešní bílí trpaslíci budou tvořeny převážně lehkými prvky, jako je uhlík a kyslík, a budou velké jako Země, ale budou obsahovat zhruba tolik hmoty jako Slunce, přičemž jejich vnitřek bude stlačen na hustotu milionkrát větší než cokoli na Zemi.
Ale to, že jsou chladné, neznamená, že se jaderné reakce zastaví. „Hvězdy září díky termonukleární fúzi – jsou dostatečně horké na to, aby se malá jádra rozbíjela a vytvářela větší jádra, čímž se uvolňuje energie. Bílí trpaslíci jsou popel, jsou vyhořelí, ale fúzní reakce mohou stále probíhat díky kvantovému tunelování, jen mnohem pomaleji, řekl Caplan. „K fúzi dochází i při nulové teplotě, jen to trvá opravdu dlouho.“ Poznamenal, že právě to je klíčové pro přeměnu černých trpaslíků na železo a spuštění supernovy.
Caplanova nová práce, kterou přijal k publikaci časopis Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vypočítává, jak dlouho tyto jaderné reakce trvají, než vznikne železo, a kolik železa potřebují černí trpaslíci různých velikostí k explozi. Své teoretické exploze nazývá „supernovy černých trpaslíků“ a vypočítal, že k první z nich dojde přibližně za 10 až 1100 let. „V letech je to jako vyslovit slovo ‚bilion‘ téměř stokrát. Kdybyste to vypsali, zabralo by to většinu stránky. Je to neuvěřitelně vzdálená budoucnost.“
Ne všichni černí trpaslíci samozřejmě explodují. „Vybuchnou jen ti nejhmotnější černí trpaslíci, jejichž hmotnost je asi 1,2 až 1,4krát větší než hmotnost Slunce“. Přesto to znamená, že až 1 procento všech dnes existujících hvězd, tedy asi miliarda bilionů hvězd, může očekávat, že tímto způsobem zanikne. Pokud jde o zbytek, zůstanou černými trpaslíky. „I při velmi pomalých jaderných reakcích nemá naše Slunce stále dost hmoty na to, aby někdy explodovalo v supernovu, a to ani v daleké budoucnosti. Mohli byste celé Slunce proměnit v železo a stejně by nevybuchlo.“
Caplan vypočítal, že nejhmotnější černí trpaslíci vybuchnou jako první, následováni postupně méně hmotnými hvězdami, dokud po zhruba 1032000 letech nezbude žádná, která by mohla vybuchnout. V té chvíli může být vesmír skutečně mrtvý a tichý. „Je těžké si představit, že něco přijde potom, supernovy černých trpaslíků by mohly být poslední zajímavou věcí, která se ve vesmíru stane. Mohou to být poslední supernovy vůbec.“ V době, kdy vybuchnou první černí trpaslíci, bude už vesmír k nepoznání. „Galaxie se rozptýlí, černé díry se vypaří a rozpínání vesmíru stáhne všechny zbývající objekty tak daleko od sebe, že žádný z nich už nikdy neuvidí žádný výbuch.“
Přestože Caplan žádnou z nich nikdy neuvidí, zůstává nezúčastněný. „Fyzikem jsem se stal z jednoho důvodu. Chtěl jsem přemýšlet o velkých otázkách – proč je vesmír tady a jak skončí?“ „Chtěl jsem přemýšlet o velkých otázkách. Na otázku, jaká velká otázka přijde na řadu příště, Caplan odpovídá: „Možná zkusíme simulovat nějakou supernovu černého trpaslíka. Když je nemůžeme vidět na obloze, tak je alespoň uvidíme na počítači.“