جهان احتمالا با یک ابرنواختر کوتوله سیاه به پایان می رسد

سرنوشت نهایی جهان هنوز مورد بحث است، اما یکی از فرضیه‌های پیشرو این است که جهان دچار "مرگ گرما" خواهد شد. اصولا همه ستاره‌ها خنک می‌شوند و از بین می‌روند، سیاه چاله‌ها تبخیر می‌شوند و گسترش بی پایان جهان باعث می‌شود تا پارچه واقعیت به قدری کشیده شود که ذرات زیر اتمی باقیمانده به ندرت شانس گذر از فاصله یک پارسکی یکدیگر را داشته باشند.

جهان ممکن است با یک انفجار بزرگ یا همان بیگ بنگ آغاز شده باشد، اما به احتمال زیاد به روشی کاملاً خلاف انتظار و به آرامی در طول چند تریلیون سال خاتمه می‌یابد.

به گزارش ایسنا و به نقل از نیو اطلس، یک فیزیکدان نظری در دانشگاه ایالتی ایلی نویز آخرین رویداد قبل از پایان هستی را محاسبه کرده است و می‌گوید این رویداد می‌تواند انفجار ستارگانی به نام کوتوله‌های سیاه باشد که البته هنوز وجود ندارند.

کوتوله سیاه (Black dwarf) به باقیمانده یک کوتوله سفید می‌گویند. سفید بودن یک کوتوله سفید از دمای ناشی از فشرده شدن آن به وجود می‌آید، اما فرضیه‌هایی وجود دارند که طبق آنها، کوتوله سفید تا ابد نمی‌تواند به رمبش ادامه دهد و به تدریج، تندی رمبش آن کم شده و پس از مدتی کوتوله سفید به کلی از رمبش باز می‌ایستد. با کند شدن و سرانجام بازایستادن کوتوله سفید از رمبش، دمای لازم برای تابش کوتوله سفید به تدریج رو به زوال گذاشته و کوتوله سفید کم‌نور شده و بالاخره تبدیل به جسمی به نام "کوتوله سیاه" می‌شود. در حال حاضر هیچ کوتوله سیاهی در کیهان وجود ندارد، زیرا هنوز سن کیهان به قدری زیاد نشده که کوتوله‌های سفید فرصت تبدیل شدن به کوتوله‌های سیاه را پیدا کنند.

سرنوشت نهایی جهان هنوز مورد بحث است، اما یکی از فرضیه‌های پیشرو این است که جهان دچار "مرگ گرما" خواهد شد. اصولا همه ستاره‌ها خنک می‌شوند و از بین می‌روند، سیاه چاله‌ها تبخیر می‌شوند و گسترش بی پایان جهان باعث می‌شود تا پارچه واقعیت به قدری کشیده شود که ذرات زیر اتمی باقیمانده به ندرت شانس گذر از فاصله یک پارسکی یکدیگر را داشته باشند.

پارسِک (Parsec) یکی از واحد‌های سنجشِ مسافت در ستاره‌شناسی است. یک پارسک برابر با ۳۰.۹ تریلیون کیلومتر و معادل ۳.۲۶ سال نوری است.

اکنون به لطف "مت کاپلان" که فیزیکدان نظری است، ما این ایده را داریم که ممکن است ابرنواختر کوتوله سیاه یکی از آخرین مواردی باشد که قبل از پایان جهان اتفاق می‌افتد.

در حال حاضر ابرنواختر‌ها انفجار‌های نهایی هستند که برای ستارگان عظیم روی می‌دهند و چنین انفجاری در تقدیر همه ستارگان است. هنگامی که این راکتور‌های بزرگ هسته‌ای از سوخت تهی می‌شوند، هسته آن‌ها از هم می‌پاشد و یک ابرنواختر را آغاز می‌کند و در پایان نیز یک سیاه چاله یا ستاره نوترونی به جا می‌گذارد.

ستاره‌های کوچک‌تر مانند خورشید خودمان، در عوض به غول‌های قرمز بسط می‌یابند و در نهایت به کوتوله‌های سفید تبدیل می‌شوند. از آنجا که این کوتوله‌های سفید (به طور معمول) جرم لازم برای آغاز ابرنواختر را ندارند، در عوض به آرامی سرد می‌شوند و به دمای پس زمینه فضا می‌رسند. وقتی چنین اتفاقی بیفتد، آن‌ها محو می‌شوند و منجمد می‌شوند و تبدیل به ستاره‌های کوتوله سیاه تیره و سرد می‌شوند.

محاسبه شده است که این روند تریلیون‌ها سال طول می‌کشد و از آنجا که جهان اکنون تنها ۱۳.۴ میلیارد سال قدمت دارد، دانشمندان انتظار ندارند که فعلا کوتوله‌های سیاه در جهان وجود داشته باشند، چرا که قدیمی‌ترین کوتوله‌های سفید شناخته شده هنوز به روشنی می‌درخشند.

اساساً تصور می‌شد یک کوتوله سیاه پایان داستان باشد، اما به گفته "کاپلان"، هنوز مقداری حیات در این اجرام وجود دارد. همجوشی هنوز هم می‌تواند در دما‌های بسیار سرد اتفاق بیفتد، فقط مدت زمان فوق العاده زیادی می‌کشد و مقداری به کمک مکانیک کوانتومی نیاز دارد.

پدیده تونل زنی کوانتومی بدین معنی است که گاهی اوقات یک ذره قادر به تونل زدن از سدی است که به طور عادی انرژی کافی برای غلبه بر آن را ندارد. در این حالت، هسته‌های داخل کوتوله سیاه می‌توانند به طور خودجوش با هم ادغام شوند، با وجود اینکه آن‌ها نباید انرژی کافی برای انجام این کار را داشته باشند.

سرانجام این محصولات همجوشی باید به اندازه کافی تجمیع شوند تا کوتوله سیاه را به روشی مشابه با ستاره‌های بزرگتر به سمت ابرنواختر هدایت کنند. "کاپلان" تخمین می‌زند که این سرنوشت انفجاری در انتظار حدود یک درصد از ستاره‌های درخشان امروز است، در حالی که اکثریت قریب به اتفاق آن‌ها به شکل کوتوله‌های سیاه برای همیشه در سکوت خود فرو می‌روند.

"کاپلان" می‌گوید: تنها عظیم‌ترین کوتوله‌های سیاه که حدود ۱.۲ تا ۱.۴ برابر خورشید جرم دارند، منفجر می‌شوند. حتی با واکنش‌های هسته‌ای بسیار کُند نیز خورشید ما هنوز جرم کافی برای انفجار به شکل ابرنواختر را حتی در آینده‌ای بسیار دور ندارد.

این فیزیکدان می‌گوید که عظیم‌ترین کوتوله‌های سیاه اولین اجرامی خواهند بود که منفجر می‌شوند و به دنبال آن‌ها کوتوله‌های سیاه کوچکتر قرار دارند، اما این رویداد نیاز به صبر بسیار طولانی مدتی دارد.

کپلان تخمین می‌زند که اولین ابرنواختر کوتوله سیاه تا حدود ۱۰ به توان ۱۱۰۰ سال آینده اتفاق نخواهد افتاد. یعنی ۱۰ با ۱۱۰ صفر که رقمی چنان بزرگ است که هیچ کلمه‌ای برای آن نداریم.

"کاپلان" می‌گوید: کهکشان‌ها در نزدیکی پایان جهان پراکنده می‌شوند، سیاه چاله‌ها تبخیر خواهند شد و انبساط جهان همه اجرام را چنان از هم دور کرده است که هیچ کدام دیگر نمی‌توانند انفجار دیگری را ببینند و حتی از نظر فیزیکی برای نور نیز امکان سفر در چنین مسافتی وجود ندارد.

اما این ابرنواختر‌های کوتوله سیاه برای مدت زمانی که حتی تصور آن نیز سخت است، آخرین رخداد‌های جهان هستی خواهند بود. "کاپلان" می‌گوید ابرنواختر کوتوله سیاه نهایی حدود ۱۰ به توان ۳۲ هزار سال آینده رخ خواهد داد.

وی می‌افزاید: تصور کردن هر اتفاقی پس از آن دشوار است. ابرنواختر کوتوله سیاه ممکن است آخرین چیز جالبی باشد که در جهان اتفاق می‌افتد و آن‌ها ممکن است آخرین ابرنواختر‌های هستی باشند.

این مطالعه در مجله Monthly Notices of Royal Royal Astronomical Society منتشر شده است.