gov-civil-vilareal.ptСупернове црног патуљка: Последње експлозије у универзуму
>Ево срећне мисли: Универзум би могао да заврши цвиљењем и прасак. Пуно шишки.
Прорачуне је урадио астрофизичар указују на то да ће у далекој будућности Универзум имати секстилионе објеката који се зову црни патуљци , и да на крају могу експлодирати попут супернова . У ствари, они могу представљати последње ствари које Универзум може да уради.
Али ово се неће догодити још дуго. Веома, јако, јако дуго*. Од сада имам потешкоћа да смислим како да објасним колико ће то трајати. Доћи ћу до тога - обећавам да ће вам се то сломити у мозгу - обећавам - али морамо прво мало да разговарамо о звездама, нуклеарној фузији и материји.
рат за планету мајмуна родитељи воде
Звезде попут Сунца ослобађају енергију пошто у својим језграма спајају атоме водоника у атоме хелијума . То је веома слично начину на који хидрогенска бомба ради, али у знатно већим размерама; Сунце емитује еквивалентну енергију сто милијарди бомби од једног мегатона. Сваки друго .
На крају ће водоник нестати. Тада се може догодити много компликованих ствари у зависности од тога колико је звезда масивна, шта се у њој налази и још много тога . Али за звезде до 8 до 10 пута веће масе Сунца, спољни слојеви се разносе, излажући језгро свемиру; језгро које је постало лопта материјала па долазе у обзир компримована чудна правила квантне механике. И даље се састоји од атомских језгара (попут кисеоника, магнезијума, неона и слично) и електрона, али они су под невероватан притиска, при чему се језгра практично додирују. Такав материјал називамо дегенерисана материја , и сам предмет се назива бели патуљак .
Нама најближи бели патуљак, Сириус Б, има масу Сунца, али величину Земље. Поређења ради, Сунце је преко 100 пута шире од Земље. Кредит: ЕСА и НАСА
За овакве звезде то је отприлике крај пута. Врста процеса фузије у којој су уживали милијарде година - термонуклеарни фузије, где су (изузетно поједностављено) атомска језгра толико врела да се сударају једно с другим и стапају - не могу више да раде. Бели патуљак се рађа веома врућ, на стотине хиљада степени Целзијуса, али без сталног извора топлоте почиње да се хлади.
Тај процес траје милијарде година. Бели патуљци који су настали у раном универзуму сада су довољно хладни да се загреју, око 4.000 ° Ц.
Али Универзум је млад, стар само око 14 милијарди година. Током веома дугог временског периода, ти бели патуљци ће се додатно хладити. На крају ће се охладити све до отприлике апсолутне нуле: -273 ° Ц. Ако не, то ће потрајати трилијуне година квадрилиона . Много дуже него што је Универзум већ постојао.
Али у том тренутку објекти изрођене материје неће емитовати никакву светлост. Биће тамни, па их зато и зовемо црни патуљци .
Значи то је то? Само црни патуљци седе вани, смрзнути, заувек?
Уметничко дело које приказује црног патуљка у далекој будућности; мртва звезда која је некада била попут Сунца. Ово је помало измишљено; до тренутка када црни патуљци постоје, све звезде у Универзуму би такође требале бити мртве. Кредит: Бапероокамо / Викимедиа Цоммонс / Цреативе Цоммонс Аттрибутион-Схаре Алике 4.0 Интернатионал
Па, можда и не, и ту ствари почињу да постају чудне (да, знам, већ су чудне, али само сачекајте неколико пасуса). Тренутно, физичари мисле да су протони, једна од најосновнијих субатомских честица, може спонтано пропасти . У просеку ово траје веома дуго. Експериментални докази су показали да полуживот протона може бити најмање 103. 4године. То је трилион трилиона пута дуже од тренутног доба Универзума.
Ако је тачно, то значи да ће се протони унутар атомских језгара у црним патуљцима распасти. Ако то учине, након неког времена, 1035или више година, црни патуљци ће ... испарити. Пуф. Отишла. У том тренутку све што ће остати још је гушће неутронске звезде и Црне рупе .
Уметничко дело које приказује магнетно поље које окружује неутронску звезду. Кредит: Цасеи Реед / Пенн Стате Университи
Али распад протона, иако је предвиђен тренутном теоријом честица, још није примећен. Шта ако су протони немој пропадање? Шта се онда дешава са црним патуљцима?
Ту долази овај нови лист . Испоставило се да постоје и други ефекти квантне механике који постају важни, нпр тунелирање . Атомска језгра су оптерећена протонима, који имају позитиван набој, па се језгра међусобно одбијају. Али они су веома близу заједно у центру црног патуљка. Квантна механика каже да честице могу изненада скочити у свемир на врло мале удаљености (то је део за тунелирање, и наравно много је компликованије него мој превише једноставан синопсис овде), и ако једно језгро скочи довољно близу другог, каблам! Они се спајају, формирају језгро тежег елемента и ослобађају енергију.
Ово се разликује од термонуклеарне фузије, којој је потребно много топлоте. Овој врсти уопште није потребна топлота, али јој је потребна заиста велика густина, па се назива пикнонуклеарни фузија ( поносно на старогрчком значи густо ).
Временом се језгра унутар црног патуљка спајају, веома споро. Ослобођена топлота је минимална, али укупан ефекат је да постају још гушћи. Такође, као и у нормалним звездама, језгра која се спајају стварају тежа језгра, све до гвожђа.
То је проблем . Ефекти који држе звезду насупрот њеној интензивној гравитацији је притисак дегенерације између електрона. Када покушате да спојите гвожђе, оно једе електроне. Ако довољно жељезних осигурача електрони нестану, ослонац за предмет иде с њим и он се сруши.
Уметничко дело хипернове супернове, колапса језгра. Кредит: НАСА/Дана Берри/Скиворкс Дигитал
То се дешава и са нормалним звездама. Морају бити прилично масивне, више од 8-10 пута веће од масе Сунца (тако да је језгро најмање 1,5 или више пута веће од масе Сунца). Али за звезде попут ових језгро се изненада сруши, језгра се разбију и формирају лопту неутрона, оно што називамо неутронска звезда . Ово такође објављује а лот енергије, стварајући супернову.
Ово ће се догодити и са црним патуљцима! Када се накупи довољно гвожђа, и они ће се срушити и експлодирати, остављајући за собом неутронску звезду.
Али пикнонуклеарна фузија је агонизирајуће спор процес. Колико ће то проћи пре изненадног колапса и каблооие?
Да, обећао сам раније да ћу објаснити овај број. За највеће масе црних патуљака, који ће се први срушити, просечно време које је потребно је, добро, 101.100године .
То је 10 према 1.100. степену. Исписано, то је 1 након чега следи једанаест стотина нула.
Ја ... немам аналогија колико је то дуго. Превелик је број да би чак имао било какво рационално значење за патетичне комаде меса или лобање.
Мислим, озбиљно, овде је написано:
Мислим, хајде. 10^1100. снага исписана. Заслуге: Пхил Плаит
То је лот од нула. Будите слободни и уверите се да сам добро схватио број.
Покушао сам да га поделим на мање јединице које имају смисла, али хајде. Један од највећих бројева које смо именовали је а гоогол , што је 10100, један након чега следи 100 нула.
Горњи број је гооголЈеданаест, гоогол до 11. моћи.
И то иду црни патуљци први . Они са најмањом масом трају много дуже.
Колико дуго? Није ми баш драго што сте питали. Срушавају се око 1032.000године.
То није правописна грешка. То је десет до тридесетдвохиљадити степен. Један са 32.000 нула након тога .
Добро онда.
Приметићу да је ово за звезде које почињу масивније од Сунца. Звезде попут наше нису довољно велике да покрену пикнонуклеарну фузију - немају довољну масу да стисну језгро у густину која му је потребна - па кад се претворе у црне патуљке, то је углавном све. После тога ништа.
Под претпоставком да се протони не распадају, приметићу поново. Вероватно јесу, па се можда све ово само игра са физиком без стварног исхода који можемо видети (не да ћемо ионако бити ту). Или можда грешимо у вези протона, а у тој незамисливо далекој будућности Универзум ће се састојати од неутронских звезда, црних рупа, црних патуљака мале масе попут Сунца и нечег попут секстиљонских црних патуљака који ће се једног дана срушити и експлодирати.
Симулација како би изгледала црна рупа са диском гаса који се врти око ње, с обзиром на бизарне ефекте њене жестоке гравитације на светлост са диска. Кредит: НАСА -ин центар за свемирске летове Годдард/Јереми Сцхниттман
Црне рупе, приметићу, испарити такође , а последњи од њих би требало да прође за мање од гоогол година. Ако је тако, онда су супернове црног патуљка можда посљедњи енергетски догађаји које Универзум може прикупити. После тога ништа. Топлотна смрт. Бескрајна хладноћа за бесконачно време.
луна тарот карта љубав
Ох, хеј, постаје још горе. Универзум се шири, али део који видимо, уочљиво Универзум се заправо смањује. Ово има везе са тамном енергијом и убрзаним ширењем Универзума, што сам објаснио на другом месту . Али док црни патуљци почну да експлодирају, Универзум који видимо ће се смањити на величину наше галаксије. Па, шта је до тада остало од тога. Шансе су да ће црни патуљци до тада бити толико разбацани да их нећемо ни имати у свом оквиру за посматрање.
То је откидање. Помислили бисте да би се толико чекање исплатило.
Па зашто пролазити кроз предлоге за израчунавање свега овога? Заправо мислим да је то добра идеја. Као прво, наука се никада не расипа. Могуће је да је све у реду.
Такође, радња прорачуна могла би дати занимљиве споредне резултате, ствари које имају импликације за овде-и-сада које би могле бити уочљиве (попут распада протона). Могло би бити неке опипљиве користи.
Али заиста, за мој новац, наука се бави овим чином спектакуларне маште. Померите границе! Пређите границе! Питајте: „Шта је следеће? Шта се дешава после? ' Ово проширује наше границе, помера наша ограничења и ослобађа мозак - у границама познате физике и математике - да настави путевима који су иначе неоткривени.
Тражење истине може бити тежак пут, али води разумевању и у томе има лепоте.
* То се односи на чланак који је написао мој колега из СИФИ ВИРЕ -а Јефф Спри о овој теми када је први пут изашао пре неког времена. Он даје добар сажетак тога, али након што сам и сам прочитао чланак, хтео сам да дубље зароним. И, да будем искрен, могао бих трипут овако дуго написати чланак на ову тему. Овде се много дешава.
