是在爆炸中湮灭还是在沉默中死亡?天文学家长期以来一直在思考宇宙将如何终结。

  已知的物理定律表明,从现在到101年左右??若干年后,恒星将停止诞生,星系将变暗,甚至黑洞将通过霍金辐射蒸发,只留下简单的亚原子粒子和能量。空间的膨胀会把能量冷却到接近0开尔文(绝对零度),意味着宇宙和总熵的“热死”。

  据《科学》报道,一项新的研究表明,在不可想象的遥远未来,被称为黑矮星的冰冷恒星的残余将开始爆炸,形成一系列壮观的超新星,释放出宇宙历史上最后的“烟火”。这可能是万物永远变暗之前宇宙最后的“欢呼”了。

  今年春天,伊利诺伊州立大学的理论物理学家马特·卡普兰意识到,最后一组天体的命运从未得到解释。热核燃料用完之后,像太阳这样的低质量恒星就不会作为显眼的超新星出现了。相反,它们会慢慢褪去外层,留下一个地球大小的热核心,即白矮星。

  “它们就像从炉子上拿下来的平底锅,会越来越冷,基本上永远冷却下来。”卡普兰说。

  白矮星通常不再产生能量,而是依靠一种叫做电子简并压力的力来瓦解重力。白矮星中的粒子已经被锁定在发热晶格中数万亿年了,远远超过了当前的宇宙年龄。但最终,这些白矮星会逐渐冷却,变成黑矮星。

  黑矮星缺乏驱动核反应的能量,因此很少发生核聚变反应。聚变需要带电原子核的合并来克服强大的静电排斥。但长期以来,量子力学允许粒子通过能垒,这意味着尽管速度极低,聚变反应仍然可以发生。

  当硅、镍等原子与铁结合时,可以产生正电子,即电子的反粒子。这些正电子会慢慢破坏黑矮星中心的一些电子,削弱其简并压力。对于质量约为太阳1.2到1.4倍的恒星(约占当今宇宙所有恒星的1%),这种减弱最终会导致灾难性的引力坍缩,从而引发类似质量更高的恒星形成超新星的巨大爆炸。卡普兰在本月的皇家天文学会月刊上报道了这项研究。

  卡普兰说,这种戏剧性的爆发将在101100年后开始,这几乎是人脑无法理解的。而且这次爆发会持续到1032000年后。

  希望见证宇宙最后“烟火”的时光旅行者,一定会失望。因为在这个时代,一种与引力相反的神秘物质——暗能量会把宇宙中的一切分隔开来,每一个黑矮星都会被巨大的黑暗包围,超新星甚至无法互相观测。

  耶鲁大学的天体物理学家格雷戈里·拉夫林称赞这项研究是一项有趣的思维实验,它让科学家们能够思考在当今时代还没有足够时间展开的物理过程。

  然而,拉夫林也强调,任何关于遥远未来的研究都不应该被认真对待。“我们对极其遥远的未来的看法反映了我们目前的认识,而且这种看法会随着时间而改变。”