„To będzie trochę smutne, samotne, zimne miejsce” – powiedział fizyk teoretyczny Matt Caplan, który dodał, że nikt nie będzie w pobliżu, aby być świadkiem tego długiego pożegnania dziejącego się w dalekiej przyszłości. Większość wierzy, że wszystko będzie ciemne, ponieważ wszechświat dobiega końca. „Jest to znane jako 'śmierć cieplna’, gdzie wszechświat będzie składał się głównie z czarnych dziur i wypalonych gwiazd,” powiedział Caplan, który wyobraził sobie nieco inny obraz, kiedy obliczył, jak niektóre z tych martwych gwiazd mogą się zmienić w ciągu eonów.
Przełamaniem ciemności mogą być ciche fajerwerki — eksplozje pozostałości gwiazd, które nigdy nie miały eksplodować. Nowa praca teoretyczna Caplana, docenta fizyki na Uniwersytecie Stanowym Illinois, stwierdza, że wiele białych karłów może eksplodować w supernowych w odległej przyszłości, długo po tym, jak wszystko inne we wszechświecie umarło i ucichło.
W obecnym wszechświecie dramatyczna śmierć masywnych gwiazd w eksplozjach supernowych następuje, gdy wewnętrzne reakcje jądrowe wytwarzają żelazo w jądrze. Żelazo nie może być spalone przez gwiazdy – gromadzi się jak trucizna, powodując zapadnięcie się gwiazdy i powstanie supernowej. Ale mniejsze gwiazdy mają tendencję do umierania z nieco większą godnością, kurcząc się i stając się białymi karłami pod koniec swojego życia.
„Gwiazdy mniejsze niż około 10 razy masa Słońca nie mają grawitacji lub gęstości, aby produkować żelazo w swoich rdzeniach w sposób, w jaki robią to masywne gwiazdy, więc nie mogą teraz eksplodować w supernowej” – powiedział Caplan. „W miarę ochładzania się białych karłów w ciągu następnych kilku bilionów lat, będą one coraz ciemniejsze, w końcu zamarzną na stałe i staną się gwiazdami typu 'czarny karzeł’, które już nie świecą”. Podobnie jak białe karły dzisiaj, będą one wykonane głównie z lekkich pierwiastków takich jak węgiel i tlen i będą wielkości Ziemi, ale będą zawierać około tyle samo masy co Słońce, ich wnętrza ściśnięte do gęstości miliony razy większej niż cokolwiek na Ziemi.
Ale tylko dlatego, że są zimne nie oznacza, że reakcje jądrowe ustają. „Gwiazdy świecą z powodu fuzji termojądrowej – są wystarczająco gorące, aby rozbić małe jądra razem, aby stworzyć większe jądra, co uwalnia energię. Białe karły są popiołem, są wypalone, ale reakcje fuzji jądrowej mogą nadal zachodzić dzięki tunelowaniu kwantowemu, tylko znacznie wolniej,” powiedział Caplan. „Fuzja zachodzi, nawet w zerowej temperaturze, tylko trwa to naprawdę długo”. Zauważył, że jest to klucz do przekształcenia czarnych karłów w żelazo i wywołania supernowej.
Nowa praca Caplana, przyjęta do publikacji przez Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, oblicza jak długo te reakcje jądrowe trwają, aby wyprodukować żelazo, i ile żelaza potrzebują czarne karły o różnych rozmiarach, aby eksplodować. Swoje teoretyczne eksplozje nazywa „supernowymi czarnych karłów” i oblicza, że pierwsza z nich nastąpi za około 10 do 1100 lat. „W latach to tak, jakby powiedzieć słowo 'trylion’ prawie sto razy. Gdyby to wypisać, zajęłoby to większą część strony. To jest mindbogglingly daleko w przyszłości.”
Oczywiście nie wszystkie czarne karły wybuchną. „Tylko najbardziej masywne czarne karły, o masie około 1,2 do 1,4 razy większej od masy Słońca, wybuchną.” Mimo to, oznacza to, że aż 1 procent wszystkich istniejących dziś gwiazd, czyli około miliarda trylionów gwiazd, może spodziewać się śmierci w ten sposób. Jeśli chodzi o resztę, pozostaną one czarnymi karłami. „Nawet przy bardzo powolnych reakcjach jądrowych, nasze Słońce wciąż nie ma wystarczającej masy, aby kiedykolwiek eksplodować w supernowej, nawet w dalekiej przyszłości. Ty móc the cały słońce żelazo i ono wciąż wyskakiwać.”
Caplan kalkulować że the najwięcej masywny czarny karzeł eksplodować najpierw, podążać stopniowo mniej masywny gwiazda, until tam być żadny więcej opuszczać po wokoło 1032000 rok. W tym momencie wszechświat może być naprawdę martwy i milczący. „Trudno sobie wyobrazić, że coś nastąpi później, supernowa czarnego karła może być ostatnią interesującą rzeczą, która wydarzy się we wszechświecie. Mogą być ostatnimi supernowymi w historii”. Do czasu eksplozji pierwszych czarnych karłów, wszechświat będzie już nie do poznania. „Galaktyki rozproszą się, czarne dziury wyparują, a ekspansja wszechświata odciągnie wszystkie pozostałe obiekty tak daleko od siebie, że żaden z nich nigdy nie zobaczy eksplozji żadnego z pozostałych. Nie będzie nawet fizycznie możliwe, aby światło pokonało taką odległość.”
Mimo, że nigdy nie zobaczy żadnej z nich, Caplan pozostaje niezmartwiony. „Zostałem fizykiem z jednego powodu. Chciałem myśleć o wielkich pytaniach – dlaczego wszechświat jest tutaj i jak to się skończy?”. Na pytanie, jakie wielkie pytanie pojawi się w następnej kolejności, Caplan odpowiada: „Może spróbujemy zasymulować jakąś supernową z czarnego karła. Jeśli nie możemy ich zobaczyć na niebie, to przynajmniej możemy je zobaczyć na komputerze.”
.