当今宇宙的终结方式:等所有黑矮星经历爆炸,一切归于虚无

在我们想象不到的遥远未来,当今宇宙终将消亡,天文学家设想过很多种结局,多数人都相信宇宙最后将不再具有任何能量、归于死寂。不过伊利诺伊州立大学理论物理学家Matt Caplan最近提出一种景象,沉寂宇宙可能最后还会有几场烟火秀,来自黑矮星经历超新星爆发。

宇宙既诞生于大爆炸,也会死亡于大爆炸吗?在宇宙终极命运中,有一个假说称为“热寂(Heat death of the universe)”,该理论认为宇宙最后将变得安静、寒冷,不再有恒星活动、黑洞蒸发殆尽,没有任何可以维持生命或物体运动的能量存在,一切归于黑暗、死寂。

不过根据理论物理学家Matt Caplan发布在皇家天文学会月报(英语:Monthly Notices of the Royal Astronomical Society,MNRAS)的新论文,等宇宙中所有物体都死亡很久很久之后(恒星、中子星、黑洞等都不再具有能量),假想中的黑矮星(Black dwarf)可能才刚要迎来它自己的最终命运,引发类似超新星的爆炸,扰乱一池黑暗。

Matt Caplan长期专注于研究白矮星演化最终去向,与大质量恒星最后演变成中子星或黑洞的途径不同,白矮星由中、低质量恒星(比如太阳)演变而来,它们不会经历超新星阶段,而是恒星膨胀成红巨星之后遗留下的残骸,随着时间推移,白矮星只会逐渐释放热量、逐渐变冷,当一颗白矮星的温度低到不再能发出可以被侦测到的光或热时,就成为一颗黑矮星。

不过经天文学家计算,白矮星要达到黑矮星状态所需时间远远大于137亿年,连迄今为止已知最年老的白矮星依然辐射数千度K的温度,也就是说,当今宇宙还不可能有黑矮星的存在。

特别的是,黑矮星温度虽然低到仿佛冬眠,实则内部核反应并未完全停止,原本核反应的产生需要靠核力克服库仑斥力,但量子力学允许粒子穿过高能屏障(即量子穿隧效应),这代表黑矮星内部仍可发生核反应,只是效率非常缓慢。

Matt Caplan指出,第一颗黑矮星的爆炸将于101100年后发生(别想了,是人脑没有概念的数字),最后一颗黑矮星爆炸则发生在约1032000年后,且每场爆炸都可能只是孤单的个人烟火秀——届时,暗能量已使可观测宇宙的半径膨胀到e10 ^1100(e为数学常数),甚至于每颗黑矮星周边只有无穷无尽的黑暗,仅存的天体彼此之间已都无法相互观测到,是真正的孤独。

等所有黑矮星全部经历爆炸,宇宙就真的变得一无所有了,不会再有任何变化和活动,一切归于虚无;至于最后是否会经历另一种大爆炸、甚至形成另一个新宇宙,那又是另一场理论斗争了。

(首图来源:NASA)