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在经历几万亿年到几百万亿年的漫长岁月后,白矮星辐射出剩余的所有热量,冰冷的残余物有时候被称作“黑矮星”。但是,尽管黑矮星又冷又小,使其无法长久地维持稳定,而Caplan的计算显示,由于存在量子隧穿现象,核聚变仍然可以进行。
在黑矮星的内核,每个原子的原子核都带有一个正电荷,因此,它们会像磁极一样相互排斥。但是,根据量子理论,每个原子核都呈现出波粒二象性。由于原子核的“波”的特性,一颗原子核偶尔会从将其与邻近原子核分开的斥力壁垒中“隧穿”。
加拿大多伦多大学的天体物理学家Marten van Kerkwijk(未参与本研究)称:“我们都以为白矮星是完全呆滞的天体。能想到这些安静的死亡恒星仍在继续聚变,真是相当高明。”
据Caplan介绍,历经许多万亿年,这些超慢的聚变反应会产生重元素铁。这一过程也会释放出正电子(与电子类似,但带正电荷)。当这些正电子与电子在恒星内核相遇时,它们会消灭彼此。没了这些电子及其释放的压力,白矮星自身将无法克服重力拖拽。它将会继续收缩,直至在一场爆炸中向外“回弹”。这一过程类似于传统的超新星爆发。
Caplan指出,只有最重的白矮星,即质量超过太阳1.2倍的,才能产生这种爆炸。他说,即便如此,白矮星发生爆炸的概率,在目前存在约1023颗恒星中也仅占1%。
爆炸前,默默聚变的黑矮星不会释放出可见光。Caplan说:“它即使在你面前,你也看不到它,直到它爆炸。”
然而,如果物质本身不稳定,那么,白矮星等恒星残留物的存在时间可能不足以产生如此缓慢的聚变过程。物理学家们推断,质子的衰变时间很长,约1031至1036年。如果它们发生衰变,那么,白矮星可能在爆炸之前就会消失。
但是,只要有质子存在,“Caplan的论文里的物理过程,以及结果似乎都说得通。”Fred Adams说道。他是密歇根大学的天体物理学家,曾在1999年与人合著《宇宙的五个时代:探究永恒的物理(The Five Ages of the Universe: Inside the Physics of Eternity)》一书,探讨了宇宙长远的未来。
当前,热寂是接受度最高的宇宙终结理论,不过,天体物理学家们仍在继续探讨其他可能性。宇宙可能会自身坍缩回去,所有物质压缩成一个奇点,之后可能会再次发生大爆炸。或者,宇宙的加速膨胀将会毁灭空间本身,单个原子最终也将会被撕裂。
无尽黑暗中最后的光亮
待到白矮星开始爆炸时,宇宙将面目全非。星系都失去了其结构,单个恒星的残留物在太空中自由地飘荡。距今10100年后,如今已知最大的黑洞也可能会由于霍金辐射过程而消失。尽管这是一段极为漫长的时间,但与白矮星爆炸的时间尺度相比则是小巫见大巫。
暗物质,抵消引力并将万物与其他一切分离开的神秘力量,将会使任何剩下的天体(包括白矮星)分离开,以至于任何天体都无法看到彼此。
由于没有恒星燃烧产生热量,此时很可能什么都无法存活。但是,假如还存在那么一种生物,它将只能看到一场白矮星爆炸,因为所有其他的白矮星爆炸都发生在它的“宇宙视界”之外。它将无法获取宇宙视界之外的任何信息,包括光。
尽管101100年的时长超乎想象,但这只是终结的开始,标志着最重的白矮星开始爆炸。较轻的白矮星还需要更久,据Caplan计算,最久的将发生在103200年之后。尽管有这些爆炸发生,但宇宙的热寂却无法终止。爆炸的白矮星可能将是茫茫宇宙中最后的欢呼。
Caplan说:“除非有我们尚未发现的新物理规律出现,否则,在那之后,宇宙将陷入永远的冰冷、黑暗、凄惨之中。”
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