جهان با یک "ابرنواختر کوتوله سیاه" پایان خواهد یافت

 آخرین انفجارهایی که در کیهان رخ می‌دهد "ابرنواختر کوتوله‌ی سیاه" خواهد بود، آتشبازی‌های خاموشی که دیرزمانی پس از مرگ همه چیزِ کیهان رخ خواهند داد، تریلیون‌ها پشت تریلیون‌ها سال دیگر.

کوتوله‌ی سیاه

این گفته بر پایه‌ی پژوهشی‌ست که در ماهنامه‌ی انجمن سلطنتی اخترشناسی منتشر شده و در آن، مت کاپلن، استادیار فیزیک دانشگاه ایالتی ایلینوی به جستجوی یک گونه انفجار نظری پرداخته که می‌تواند در پایان کیهان رخ دهد.

این پژوهش بر پایه‌ی پنداشتی‌ست که می‌گوید کیهان سرانجام انرژی‌اش ته می‌کشد، چیزی که به نام "مرگ گرما"، یا همچنین به نام‌های "سرمای بزرگ" یا یخ‌زدگی بزرگ شناخته می‌شود. سرانجام با ادامه‌ی گسترش کیهان ذخیره‌ی گازی که برای ساختن ستارگان تازه نیازست به پایان می‌رسد، یعنی دیگر ستاره‌ی تازه‌ای ساخته نمی‌شود. از آن پس هر چه ستاره در کیهان هست آغاز به مُردن می‌کنند تا جایی که تنها چیزی که می‌ماند پسماندهای ستاره‌ای است، چیزهایی مانند سیاهچاله، ستاره‌ی نوترونی، و کوتوله‌ی سفید.

در این پژوهش، کاپلن به چیزی که در آینده‌ی دور بر سر کوتوله‌های سفید می‌آید نگاه کرد. کوتوله‌های سفید بر خلاف بیشتر ستارگان پرجرم کیهان، به شکل ابرنوختر منفجر نمی‌شوند. به جایش، پس از میلیون‌ها سال جان دادن، سرانجام به چیزی به نام "کوتوله‌ی سیاه" تبدیل می‌شوند، ستاره‌ای که دیگر هیچ نور یا گرمایی نمی‌گسیلد.

این ستارگان به اندازه‌ای فشرده خواهند شد که به اندازه‌ی زمین برسند، ولی با جرمی به اندازه‌ی خورشید. در این نقطه، واکنش‌های هسته‌ای درون کوتوله‌های سیاه رخ خواهد داد ولی با نرخی بسیار آهسته‌تر از ستارگان امروزی‌ای مانند خورشید.

این واکنش‌ها سرانجام از راه تونل‌زنی کوانتومی به انفجارهایی می‌انجامند. کاپلن می‌گوید: «واکنش‌های هسته‌ای از راه تونل‌زنی کوانتومی در درازنای زمانی بسیار بسیار بلند یک ستاره را به آهن تبدیل می‌کنند. و سپس، همین که محتوای آهنِ ستاره به اندازه‌ای کافی رسید، ستاره بسیار سریع منفجر می‌شود، مانند ابرنواخترهای امروزی. اگر به اندازه‌ی کافی صبر کنید، "تونل‌زنی کوانتومی" انجام واکنش‌های "ممنوعه" را برایتان امکان‌پذیر می‌سازد.»

در ستارگانی مانند خورشید، همجوشی هسته‌ای به این دلیل رخ می‌دهد که هسته‌ها به این سو و آن سو می‌جهند و شانس خوبی هست که به هم بخورند و همجوشی کنند. در کوتوله‌های سیاه، انرژی کافی برای رخ دادنِ این واکنش‌های گرماهسته‌ای وجود ندارد. کاپلن می‌گوید: «ولی هسته‌ها هنوز شانس اندکی برای همجوشیِ خودبخود و اساسا "یکراست گذشتن از سد وازَنِش (دافعه‌ی) الکتریکی" را دارند- این همان تونل‌زنی کوانتومی‌ست.»

رخ دادن این واکنش‌ها زمانی بی‌اندازه دراز می‌طلبد. به برآورد کاپلن، نخستین "ابرنواختر کوتوله‌ی سیاه" ۱۰ به توان ۱۱۰۰ سال دیگر رخ خواهد داد. این رقم مانند اینست که یک تریلیون را تقریبا ۱۰۰ بار در خود ضرب کنیم. آخرین ابرنواختر کوتوله‌ی سیاهِ کیهان هم در زمانی حدود ۱۰ به توان ۳۲۰۰ سال دیگر روی خواهد داد. کاپلن می‌گوید: «اگر این عدد را با رقم بنویسیم در یک مقاله نمی‌گنجد- یک کتاب کوچک می‌شود. این بزرگ‌ترین عددی‌ست که احتمالا تاکنون در دوره‌ی کاری‌ام در یک محاسبه‌ی جدی به کار برده‌ام، و هیچ روش واقعی برای به تصویر کشیدنش ندارم.»

کاپلن می‌گوید شاید هر یک تک-واکنش همجوشی در یک کوتوله‌ی سیاه یک میلیون سال زمان ببرد، ولی سرانجام به اندازه‌ی کافی برای یک ابرنواختر رخ خواهد داد: «بدون فشار درونی از سوی الکترون‌ها برای نگه داشتن ستاره و جلوگیری از فروریختن آن، گرانش کار خود را می‌کند و یک رُمبش مهارناپذیر به راه می‌اندازد. ستاره در خود فرو می‌ریزد و دمایش به اندازه‌ای باورنکردنی بالا می‌رود، و بیشترِ مواد بیرونی‌اش را پرتاب می‌کند.»

یافته‌های کاپلن نشان می‌دهد که نخست بزرگ‌ترین کوتوله‌های سیاه نخست منفجر می‌شوند و کوچک‌ترها زمان بیشتری می‌برد تا به این نقطه برسند. با رخ دادن این واپسین انفجارها، دیگر هیچ چیزی به جا نخواهد ماند و به گفته‌ی او، کیهان "سرد، تاریک، و خسته‌کننده" خواهد شد: «تا رخ دادن آخرین ابرنواختر کوتوله‌ی سیاه به اندازه‌ای زمان خواهد گذشت که من نمی‌توانم تصور کنم رویداد جالب دیگری هرگز در جای دیگری رخ دهد.»

کاپلن اکنون برنامه دارد تا برای شبیه‌سازی ابرنواختر کوتوله‌ی سیاه تلاش کند. او می‌گوید: «هیچ کس تاکنون این انفجارها را در واقعیت ندیده، ولی شاید در رایانه بتوانیم یکی را ببینیم.»

-------------------------------------------
تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:
telegram.me/onestar_in_sevenskies
twitter.com/1star_7sky

واژه‌نامه:
black dwarf supernova - Monthly Notices of the Royal Astronomical Society - Matt Caplan - Illinois State University - heat death - big chill - big freeze - star - black hole - neutron star - white dwarf - supernova - black dwarf - Earth - sun - quantum tunneling - Nuclear reaction - iron - forbidden reaction - fusion - nuclei - thermonuclear reaction - electric repulsion - electron

منبع: نیوزویک
برگردان: یک ستاره در هفت آسمان