黑矮星爆发:等待时间尽头的花火,为光明饯行


黑矮星爆发:等待时间尽头的花火,为光明饯行




然后 , 宇宙就将归于永恒的黑暗 。

钱德拉X射线太空望远镜拍摄的超新星遗迹 。 NASA / CXC / Univ of Texas at Arlington / M. Millard
时间是有尽头的 , 至少对于我们熟知的宇宙而言是这样 。 但在不可避免的永恒黑暗降临之前 , 虚空中还会闪起最后一次花火 , 为光明践行 。
有科学家认为 , 很久很久以后 , 宇宙中将出现一种我们从未见过的超新星——黑矮星超新星 。
黑矮星超新星 , 将是宇宙的最后一次闪光 。 它们只出现在光明的尽头 , 那时宇宙中将不再有恒星 , 各处的温度也已基本归零 。
普通的超新星是恒星死亡的一种方式 。 这些恒星的质量都很大 , 它们爆发后内核将变成中子星甚至黑洞 。 但是那些较小的恒星没有那么暴烈 。 它们会缓慢停止核聚变 , 萎缩成白矮星 。 白矮星在经历了足够漫长的时间后 , 会慢慢冷却 , 变成黑矮星 。 而根据最近《英国皇家天文学会月刊》上的一篇文章所述 , 黑矮星最终也会爆发 , 成为宇宙最后的花火 。
黑矮星超新星是致密核聚变的产物 。 恒星是由热核聚变驱动的 。 在高温高压下 , 原子核间的斥力被克服 , 因而可以聚合成质量更大的新元素 。 但在致密核聚变反应中 , 原子核可以通过量子隧穿相互靠近 , 进而将白矮星物质缓慢地转化成聚变反应所能制造的最后一种元素——铁 。
但这个过程极为漫长 。 太阳核心每秒有103?个质子发生聚变;而在黑矮星内部 , 每发生一次致密核聚变需要百万年!要通过致密核聚变把一颗黑矮星的物质全部转化为铁 , 需要1011??至1032???年!与黑矮星爆发相比 , 理论上最大黑洞蒸发殆尽所需的时间尺度 , 最多不过是百年级的 。
黑矮星通过致密核聚变把自己的大部分变成铁后 , 就会被自己的质量压垮 , 发生和普通超新星一样的塌缩 , 把外层崩飞 。
只有质量介于太阳1.16倍至1.35倍之间的黑矮星才会变成超新星 。 而能够形成这些黑矮星的恒星数量 , 占所有恒星数量的大约1% 。 很久以后 , 在近乎死寂的末日宇宙中 , 会有大约1021颗黑矮星爆发成为超新星 。
由于黑矮星的质量不大 , 因此黑矮星超新星的亮度可能也不高 。 但是在那个漆黑一团的宇宙中 , 也已经相当壮观了 。 而当这一批超新星全部熄灭 , 宇宙就将归于永恒的寒冷和黑暗 。
【黑矮星爆发:等待时间尽头的花火,为光明饯行】

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