來源：中國科學報

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作者：徐銳

藝術(shù)家對黑矮星的印象圖。圖片來源：MARK GARLICK

是在爆炸中湮滅還是在沉默中死亡？天文學家長期以來一直在思考宇宙將如何終結(jié)。

已知的物理定律表明，從現(xiàn)在起到大約10100年后，恒星將停止誕生、星系將變暗，甚至黑洞也將通過霍金輻射的過程蒸發(fā)，只留下簡單的亞原子粒子和能量。

空間的膨脹將使能量冷卻到接近0開爾文（絕對零度），這意味著宇宙的“熱死亡”和達到總熵。

據(jù)《科學》報道，一項新研究顯示，在難以想象的遙遠未來，被稱為黑矮星的冰冷恒星殘余物質(zhì)將開始爆發(fā)，形成一系列壯觀的超新星，釋放宇宙有史以來最后的“煙火”。這或許是宇宙在萬物永遠變暗前最后的“歡呼”。

今年春天，美國伊利諾伊州立大學理論物理學家Matt Caplan在教授一門天體物理學課程時意識到，最后一組天體的命運從未被解釋過。

在耗盡熱核燃料之后，像太陽這樣的低質(zhì)量恒星不會以引人注目的超新星的形式出現(xiàn)，相反，它們會慢慢地脫落外層，留下一個地球大小的熾熱核心，即白矮星。

“它們就像是從爐子上取下來的平底鍋，會越來越?jīng)觯旧蠒肋h冷卻下去。” Caplan說。

白矮星通常不再產(chǎn)生能量，依靠一種叫做電子簡并壓力的力量抵抗重力崩潰。白矮星中的粒子被鎖在發(fā)射熱量的晶格中長達數(shù)萬億年之久，遠遠超過了宇宙目前的年齡。但最終，這些白矮星會逐漸冷卻，變成黑矮星。

黑矮星缺乏驅(qū)動核反應(yīng)的能量，所以它們內(nèi)部很少發(fā)生核聚變反應(yīng)。聚變需要帶電原子核克服強大的靜電斥力而合并。

然而在很長一段時間內(nèi)，量子力學允許粒子穿過能量屏障，這意味著盡管速度極低，聚變反應(yīng)仍然可以發(fā)生。

當硅和鎳等原子與鐵結(jié)合時，它們能夠產(chǎn)生正電子，即電子的反粒子。這些正電子會緩慢地摧毀黑矮星中心的一些電子，并削弱它的簡并壓力。

對于質(zhì)量約為太陽1.2至1.4倍的恒星（約占當今宇宙中所有恒星的1%）而言，這種減弱最終將導(dǎo)致災(zāi)難性的引力崩潰，從而引發(fā)類似于更高質(zhì)量恒星形成超新星的巨大爆發(fā)。

Caplan在本月的英國《皇家天文學會月刊》上報道了這項研究。

Caplan說，這種戲劇性的爆發(fā)將在101100年后開始發(fā)生，這一數(shù)字人類大腦幾乎無法理解。而這場爆發(fā)將持續(xù)到1032000年后。

希望目睹這場宇宙最后“煙火”的時間旅行者恐怕會失望。因為到了這個時代，一種與引力相反的神秘物質(zhì)——暗能量將把宇宙中的一切分割開，每一顆黑矮星都將被巨大的黑暗包圍，超新星甚至彼此間都無法觀測到。

耶魯大學天體物理學家Gregory Laughlin稱贊這項研究是一個有趣的思維實驗，它允許科學家考慮在當前時代還沒有足夠時間展開的物理過程。

不過，Laughlin也強調(diào)，任何有關(guān)遙遠未來的研究都不必太當真。“我們對極為遙遠的未來的看法反映了目前的認識，而且這種看法會隨著時間的推移而改變。”

網(wǎng)頁標題：科學家首次提出：宇宙將在“大爆炸”里死去
網(wǎng)頁URL：http://chinadenli.net/article18/cgesdp.html

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