В невероятно далеком будущем взрыв пока еще гипотетического объекта вполне может решить судьбу нашей Вселенной.
Большая заморозка – одна из возможных судеб Вселенной. Законы физики в том виде, в каком мы их знаем, предполагают, что в очень отдаленном будущем звезды больше не смогут образовываться. Затем галактики станут темными, а черные дыры испарятся. В конце концов, температура Вселенной приблизится к абсолютному нулю, тем самым констатируя ее тепловую смерть.
«Это будет немного грустное, одинокое и холодное место», – говорит физик-теоретик Мэтт Каплан из Университета штата Иллинойс. Тем не менее согласно его новому исследованию, опубликованному в журнале «Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества», в этой темной и холодной Вселенной все еще могут существовать гипотетические объекты – черные карлики, которые могут испустить последние частицы света во Вселенной, взорвавшись как сверхновые.
Черные карлики
Жизнь и смерть звезд во Вселенной определяются их массой. Массивные звезды заканчивают свою жизнь взрывами сверхновых и становятся нейтронными звездами или черными дырами. Когда у них заканчивается ядерное топливо, они начинают производить железо. А железо, в отличие от других элементов, не может быть сожжено звездами. Оно накапливается в ядре, в конечном итоге вызывая коллапс звезды.
Менее массивные звезды, такие как наше Солнце, израсходовав всё своё ядерное топливо, сбрасывают свои внешние оболочки, оставив после себя небольшой чрезвычайно плотный остаток – белого карлика. В основном состоящие из легких элементов, таких как углерод и кислород, эти объекты имеют размер с Землю, но содержат примерно столько же массы, сколько и Солнце.
Мэтт Каплан предполагает, что по мере того, как белые карлики будут остывать в течение квадриллионов лет, они будут становиться все тусклее и тусклее, и в конечном итоге, перестав излучать свет и тепло, станут черными карликами.
Затем в течение очень длительного периода времени в плотном веществе белых карликов будут происходить реакции пикноядерного синтеза, которые очень медленно будут превращать элементы белого карлика в железо – последний элемент, который может быть получен в результате синтеза.
Последний взрыв
Как только черный карлик будет состоять в основном из железа, он будет раздавлен собственной массой. Этот безудержный коллапс вызовет вспышку сверхновой, при которой внешние слои черного карлика будут выброшены в космос.
Мэтт Каплан предполагает, что закончить свою жизнь взрывом сверхновой могут черные карлики, масса которых в 1,2–1,4 раза больше массы Солнца. По оценкам физика, таких сверхновых будет около миллиарда триллионов (10^21). Поскольку черные карлики обладают сравнительно небольшой массой, то их взрывы сверхновыми, вероятно, будут намного слабее, чем те, которые происходят в современной Вселенной. Но все равно это будет впечатляющее зрелище в кромешной тьме Вселенной.
По словам Мэтта Каплана, взрывы черных карликов могут начаться в течение 10^1100 лет. Тем не менее такой период времени трудно себе представить. «Это невероятно далекое будущее», – говорит ученый.
К тому времени, когда эти объекты взорвутся, Вселенная уже будет неузнаваема. «Галактики уже рассеются, а черные дыры испарятся», – отмечает физик.
Каплан также подсчитал, что первыми взорвутся самые массивные черные карлики, а затем менее массивные, пока в конце не останется только одна звезда. По его словам, взрыв этой последней сверхновой звезды может произойти через 10^32000 лет. После этого Вселенную можно будет окончательно считать мертвой и безмолвной.
«Эта сверхновая может стать последним интересным событием во Вселенной», – заключает физик. «Вероятно, это будет последняя сверхновая всех времен».
Чтобы первыми узнавать о последних космических открытиях и новых интересных фактах о Вселенной подписывайтесь на канал «Глубины космоса» в Телеграм