“Det vil være lidt af et trist, ensomt og koldt sted”, sagde teoretisk fysiker Matt Caplan, som tilføjede, at ingen vil være til stede for at være vidne til denne lange afsked, der sker i en meget fjern fremtid. De fleste tror, at alt vil være mørkt, når universet kommer til enden. “Det er kendt som ‘varmedød’, hvor universet hovedsageligt vil bestå af sorte huller og udbrændte stjerner,” sagde Caplan, der forestillede sig et lidt andet billede, da han beregnede, hvordan nogle af disse døde stjerner kunne ændre sig i løbet af æonerne.
Der kunne være stille fyrværkeri i mørket – eksplosioner af resterne af stjerner, der aldrig skulle have eksploderet. Nyt teoretisk arbejde af Caplan, der er assisterende professor i fysik ved Illinois State University, viser, at mange hvide dværge kan eksplodere i supernovaer i en fjern, fjern fremtid, længe efter at alt andet i universet er dødt og stille.
I universet nu sker den dramatiske død af massive stjerner i supernovaeksplosioner, når interne atomreaktioner producerer jern i kernen. Jern kan ikke forbrændes af stjerner — det ophobes som en gift, der udløser stjernens kollaps og skaber en supernova. Men mindre stjerner har en tendens til at dø med lidt mere værdighed, idet de skrumper og bliver hvide dværge i slutningen af deres liv.
“Stjerner, der er mindre end ca. 10 gange solens masse, har ikke tyngdekraften eller densiteten til at producere jern i deres kerne på samme måde som massive stjerner, så de kan ikke eksplodere i en supernova lige nu,” siger Caplan. “Efterhånden som hvide dværge køler ned i løbet af de næste par billioner år, vil de blive svagere, til sidst fryse fast og blive til ‘sorte dværg’-stjerner, der ikke længere lyser.” Ligesom hvide dværge i dag vil de hovedsagelig bestå af lette grundstoffer som kulstof og ilt og vil være på størrelse med Jorden, men indeholde ca. lige så meget masse som Solen, idet deres indre er presset til en tæthed, der er millioner af gange større end noget på Jorden.
Men bare fordi de er kolde, betyder det ikke, at atomreaktionerne stopper. “Stjerner lyser på grund af termonuklear fusion – de er varme nok til at smadre små kerner sammen til større kerner, hvilket frigiver energi. Hvide dværge er aske, de er udbrændte, men fusionsreaktioner kan stadig finde sted på grund af kvantetunnellering, blot meget langsommere, sagde Caplan. “Fusion sker, selv ved nul temperatur, det tager bare meget lang tid.” Han bemærkede, at dette er nøglen til at omdanne sorte dværge til jern og udløse en supernova.
Caplans nye arbejde, der er accepteret til offentliggørelse i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, beregner, hvor lang tid disse kernereaktioner tager for at producere jern, og hvor meget jern sorte dværge af forskellig størrelse skal bruge for at eksplodere. Han kalder sine teoretiske eksplosioner for “sorte dværg-supernovaer” og beregner, at den første vil finde sted om ca. 10 til 1100 år. “I år svarer det til at sige ordet ‘trillion’ næsten hundrede gange. Hvis man skrev det ud, ville det fylde det meste af en side. Det er ufatteligt langt ude i fremtiden.”
Det er naturligvis ikke alle sorte dværge, der vil eksplodere. “Kun de mest massive sorte dværge, omkring 1,2 til 1,4 gange solens masse, vil eksplodere.” Alligevel betyder det, at så mange som 1 procent af alle de stjerner, der findes i dag, omkring en milliard billioner stjerner, kan forvente at dø på denne måde. Hvad angår resten, vil de forblive sorte dværge. “Selv med meget langsomme atomreaktioner har vores sol stadig ikke masse nok til nogensinde at eksplodere i en supernova, selv ikke i en meget fjern fremtid. Man kunne forvandle hele solen til jern, og den ville stadig ikke eksplodere.”
Caplan beregner, at de mest massive sorte dværge vil eksplodere først, efterfulgt af stadig mindre massive stjerner, indtil der ikke er flere tilbage til at eksplodere efter omkring 1032000 år. På det tidspunkt vil universet måske virkelig være dødt og tavst. “Det er svært at forestille sig, at der kommer noget efter det, sorte dværgs supernovaer kan være det sidste interessante, der sker i universet. De er måske de sidste supernovaer nogensinde.” Når de første sorte dværge eksploderer, vil universet allerede være uigenkendeligt. “Galakserne vil have spredt sig, de sorte huller vil være fordampet, og universets ekspansion vil have trukket alle resterende objekter så langt fra hinanden, at ingen af dem nogensinde vil se nogen af de andre eksplodere.”
Selv om han aldrig vil se en, er Caplan ikke bekymret. “Jeg blev fysiker af én grund. Jeg ville tænke over de store spørgsmål – hvorfor er universet her, og hvordan vil det ende?” Når man spørger Caplan, hvilket stort spørgsmål der kommer som det næste, siger han: “Måske vil vi prøve at simulere en supernova af en sort dværg. Hvis vi ikke kan se dem på himlen, kan vi i det mindste se dem på en computer.”