Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Nghiên cứu lý thuyết mới cho thấy nhiều sao lùn trắng có thể phát nổ trong siêu tân tinh trong tương lai xa, rất lâu sau khi mọi thứ khác trong vũ trụ chết đi và yên lặng.
Sự kết thúc của vũ trụ như chúng ta biết sẽ không đi kèm với một tiếng nổ. Hầu hết các ngôi sao sẽ biến dạng rất rất chậm khi nhiệt độ của chúng giảm dần về không.
Nhà vật lý lý thuyết Matt Caplan cho biết: “Đó sẽ là một nơi hơi buồn, cô đơn và lạnh lẽo, và nói thêm rằng sẽ không có ai ở bên cạnh để chứng kiến cuộc chia tay kéo dài này xảy ra trong tương lai xa. Hầu hết tin rằng tất cả sẽ tối khi vũ trụ kết thúc. Caplan, người đã tưởng tượng ra một bức tranh hơi khác khi tính toán cách một số ngôi sao chết này có thể thay đổi theo các eons cho biết: “Nó được gọi là ‘cái chết nhiệt’, nơi vũ trụ chủ yếu là lỗ đen và các ngôi sao bị đốt cháy.
Đánh dấu bóng tối có thể là “pháo hoa im lặng” – những vụ nổ tàn dư của những ngôi sao không bao giờ được cho là sẽ nổ. Công trình lý thuyết mới của Caplan, một trợ lý giáo sư vật lý tại Đại học bang Illinois, phát hiện ra rằng nhiều sao lùn trắng có thể phát nổ trong siêu tân tinh trong tương lai xa, rất lâu sau khi mọi thứ khác trong vũ trụ chết đi và yên lặng.
Trong vũ trụ hiện nay, cái chết thảm khốc của các ngôi sao lớn trong các vụ nổ siêu tân tinh xảy ra khi các phản ứng hạt nhân bên trong tạo ra sắt trong lõi. Sắt không thể bị đốt cháy bởi các ngôi sao – nó tích tụ như một chất độc, kích hoạt sự sụp đổ của ngôi sao tạo ra một siêu tân tinh. Nhưng những ngôi sao nhỏ hơn có xu hướng chết với phẩm giá cao hơn một chút, thu nhỏ lại và trở thành sao lùn trắng vào cuối cuộc đời của chúng.
Những ngôi sao có khối lượng nhỏ hơn khoảng 10 lần so với mặt trời không có trọng lực hoặc mật độ để tạo ra sắt trong lõi của chúng như cách các ngôi sao lớn làm, vì vậy chúng không thể phát nổ trong một siêu tân tinh ngay bây giờ. Khi sao lùn trắng nguội đi trong vài nghìn tỷ năm tới, chúng sẽ mờ đi, cuối cùng đóng băng rắn và trở thành những ngôi sao ‘sao lùn đen’ không còn tỏa sáng nữa. Giống như sao lùn trắng ngày nay, chúng sẽ được tạo ra chủ yếu từ các nguyên tố nhẹ như carbon và oxy và sẽ có kích thước bằng Trái đất nhưng chứa khối lượng tương đương với mặt trời, bên trong của chúng bị ép lại với mật độ lớn hơn bất cứ thứ gì trên Trái đất hàng triệu lần.
Nhưng chỉ vì chúng lạnh không có nghĩa là các phản ứng hạt nhân dừng lại. Các ngôi sao tỏa sáng nhờ phản ứng tổng hợp nhiệt hạch – chúng đủ nóng để đập các hạt nhân nhỏ lại với nhau để tạo ra các hạt nhân lớn hơn, giải phóng năng lượng. Sao lùn trắng là tro, chúng bị cháy hết, nhưng phản ứng nhiệt hạch vẫn có thể xảy ra do đào hầm lượng tử. Quá trình nhiệt hạch xảy ra, ngay cả ở nhiệt độ 0, nó chỉ mất một thời gian rất dài. Đây là chìa khóa để biến sao lùn đen thành sắt và kích hoạt siêu tân tinh.
Công trình mới của Caplan được Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) chấp nhận xuất bản , tính toán thời gian các phản ứng hạt nhân này tạo ra sắt và các sao lùn đen có kích thước khác nhau cần bao nhiêu để phát nổ. Ông gọi các vụ nổ lý thuyết của mình là “siêu tân tinh lùn đen” và tính toán rằng vụ nổ đầu tiên sẽ xảy ra trong khoảng 10 đến 1100 năm nữa. “Trong nhiều năm, nó giống như nói từ ‘nghìn tỷ’ gần một trăm lần. Nếu bạn viết nó ra, nó sẽ chiếm gần hết một trang. Điều đó thật đáng suy nghĩ trong tương lai.”
Tất nhiên, không phải tất cả các sao lùn đen đều sẽ phát nổ. Chỉ những sao lùn đen có khối lượng lớn nhất, khoảng 1,2 đến 1,4 lần khối lượng của mặt trời, sẽ phát nổ. Tuy nhiên, điều đó có nghĩa là khoảng 1% tổng số các ngôi sao tồn tại ngày nay, khoảng một tỷ nghìn tỷ ngôi sao, có thể chết theo cách này. Đối với phần còn lại, chúng sẽ vẫn là sao lùn đen. Ngay cả với những phản ứng hạt nhân rất chậm, mặt trời của chúng ta vẫn không có đủ khối lượng để có thể phát nổ trong một siêu tân tinh, kể cả trong tương lai xa.
Caplan tính toán rằng những sao lùn đen nặng nhất sẽ phát nổ đầu tiên, sau đó là những ngôi sao nhỏ hơn dần dần, cho đến khi không còn nữa để nổ sau khoảng 10 32000 năm. Tại thời điểm đó, vũ trụ có thể thực sự chết và im lặng. Thật khó để tưởng tượng bất cứ điều gì xảy ra sau đó, siêu tân tinh lùn đen có thể là điều thú vị cuối cùng xảy ra trong vũ trụ. Chúng có thể là siêu tân tinh cuối cùng từng có. Vào thời điểm các sao lùn đen đầu tiên phát nổ, vũ trụ sẽ không thể nhận biết được. Các thiên hà sẽ phân tán, các lỗ đen sẽ bốc hơi, và sự giãn nở của vũ trụ sẽ kéo tất cả các vật thể còn lại ra xa nhau đến mức không bao giờ có thể thấy bất kỳ vật thể nào khác phát nổ. xa đó.
“Tôi trở thành nhà vật lý vì một lý do. Tôi muốn nghĩ về những câu hỏi lớn – tại sao vũ trụ lại ở đây, và nó sẽ kết thúc như thế nào?” Khi được hỏi câu hỏi lớn nào tiếp theo, Caplan nói, “Có lẽ chúng ta sẽ thử mô phỏng một số siêu tân tinh lùn đen. Nếu chúng ta không thể nhìn thấy chúng trên bầu trời thì ít nhất chúng ta có thể nhìn thấy chúng trên máy tính.”
Nguồn truyện:
Tài liệu do Đại học Bang Illinois cung cấp . Bản gốc do Rachel Hatch viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.
Tham khảo Tạp chí :