Всесвіт

Коли вибухнуть останні зірки Всесвіту?

Останньою цікавою подією у Всесвіті будуть вибухи відгорівших зірок, вважає Мет Каплан (Matt Caplan) з Іллінойського університету. До того часу не буде не тільки життя, але і чорних дір. Експерт розрахував, коли космос осяється прощальним феєрверком.

Результати його роботи описані в науковій статті, прийнятій до публікації в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Image by WikiImages from Pixabay

Одного разу зірок не залишиться

Нові світила народжуються зі згустків міжзоряного газу в галактиках. Протягом свого життя (і особливо на її останніх стадіях) зірка повертає Всесвіту значну частину цього боргу, викидаючи з себе речовину, яка знову стає міжзоряним газом. Крім того, деяка частина маси зірки перетворюється у випромінювання в ході термоядерних реакцій.

Вся інша матерія концентрується в зоряних залишках – білих карликах, нейтронних зірках і чорних дірах. І це остаточна смерть: таке речовина вже не має шансу знову стати частиною зірки, народженої з міжзоряного газу.

Білий карлик, яким коли-небудь стане Сонце, зосередить у собі близько половини його маси. Для більшості світил частка маси, яка навіки випадає в осад у вигляді зоряного залишку, ще вище.

Рано чи пізно в галактиках залишиться занадто мало газу для народження нових зірок. І тоді Всесвіт буде обійнятий темрявою. Його будуть осяювати лише все ще гарячі, але поступово остигаючі білі карлики та нейтронні зірки. Зрештою охолонуть і вони.

«Це буде трохи сумне, самотнє і холодне місце», – описує Каплан, яким стане космос у глибокій старості.

Похоронне багаття відставної зірки

Однак, за розрахунками теоретика, перед остаточним настанням вічної темряви світу належить вражаючий прощальний феєрверк.  Наймасивніші білі карлики осяють Всесвіт вогнем термоядерних вибухів.

Термоядерний вибух білого карлика (він же – спалах наднової типу Ia) відбувається, коли його маса перевищує певну межу. Ця критична позначка (межа Чандрасекара) залежить від хімічного складу білого карлика.

Зазвичай таке відбувається, якщо небесне тіло нарощує масу. Наприклад, білий карлик може накопичити занадто багато речовини, «викраденого» у зірки-компаньйона, і зникнути в термоядерному спалаху (жадібність, як відомо, не доводить до добра). Такий же катаклізм може статися, коли один білий карлик стикається і зливається з іншим.

Але ж маса білих карликів в остиглому Всесвіті не буде зростати. Все, що може зіткнутися, вже зіткнеться. Всі зірки, у яких можна було б «красти» речовину, теж догорять. Що ж тоді зможе порушити спокій мертвого світила?

Маса такого небесного тіла дійсно не буде рости, відповідає вчений. Зате буде змінюватися хімічний склад, а разом з ним і межа Чандрасекара. Зрештою межу, за якою – вибух, стане менш як 1,2 маси Сонця.

І тоді наймасивніші білі карлики, маса яких перевищує цю фатальну відмітку, втратять стійкість і загинуть в термоядерному вогні. Така доля очікує залишки приблизно 1% зірок, що спостерігаються сьогодні у Всесвіті. З урахуванням того, що в одному тільки Чумацькому Шляху налічуються сотні мільярдів світил, це буде дійсно вражаюче видовище (шкода, що ним нікому буде насолодитися).

В остиглому до чорноти білому карлику будуть відбуватися дуже повільні перетворення, які зрештою приведуть до вибуху.
Ілюстрація NASA/JPL-Caltech.

Коли Всесвіту вже нікуди поспішати

Добре, але з якої ж причини буде змінюватися хімічний склад цих відгорілих залишків? Адже білі карлики тим і відрізняються від «живих» зірок, що в них вже не відбувається термоядерних реакцій, що перетворюють одні хімічні елементи в інші.

Насправді, нагадує експерт, це не зовсім вірно. В білих карликів майже не відбувається таких реакцій. Просто це таке маленьке «майже», що його ніхто і ніколи не бере до уваги.

Строго кажучи, при будь-якій низькій температурі які-небудь два атомних ядра рано чи пізно зіллються між собою. Вся справа в тунельному ефекті, який іноді дозволяє їм подолати взаємне електричне відштовхування. Щоправда, відбувається це так рідко, що зареєструвати такий процес неможливо. Будь-які небесні тіла і, тим більше, що спостерігають за ними астрономи припинять своє існування раніше, ніж подібні рідкісні акти термоядерних реакцій дадуть хоч якийсь спостережуваний ефект.

Але ми ведемо мову про той етап життя Всесвіту, коли все, що може припинити існування, вже припинить його. У світі просто не залишиться сил, які змінюють долю білих карликів швидше, ніж це фантастично повільне перетворення.

Дата останнього салюту

Отже, коли ж залишки зірок стануть останніми надновими? За розрахунками дослідника, через 101100 років.

Одиниця та 1100 нулів після неї – це не просто велика кількість. Це немислимо велике число. Досить сказати, що в спостережуваному Всесвіті порядку 1080 (одиниця та «всього» 80 нулів після неї) атомів.

До цього часу навіть чорні діри давно випаруються, вийшовши випромінювання Хокінга. Тому Каплан називає вибухи перенароджених білих карликів останньою цікавою подією у Всесвіті. Після цього у світі вже навряд чи хоч що-небудь помітно зміниться.

Втім, деякі (хоча і не загальноприйняті) моделі стверджують, що за загибеллю нашого світу піде народження наступного.

Кнопка «Наверх»