gov-civil-vilareal.ptJuodosios nykštukės supernovos: paskutiniai sprogimai Visatoje
>Štai laiminga mintis: Visata gali baigtis verkšlenimu ir trenksmas. Daug kirpčiukų.
Skaičiavimus atliko astrofizikas rodo, kad tolimoje ateityje Visatoje bus sekstilijonai objektų, vadinamų juodieji nykštukai , ir kad galiausiai jie gali sprogti kaip supernovos . Tiesą sakant, jie gali būti paskutiniai dalykai, kuriuos gali padaryti Visata.
Bet tai neįvyks ilgai. Labai, labai, labai ilgai*. Taip ilgai nuo šiol man sunku suprasti, kaip paaiškinti, kiek tai užtruks. Aš tai priprasiu - pažadu, kad tavo smegenys bus sutramdytos, bet pirmiausia turime šiek tiek pakalbėti apie žvaigždes, branduolių sintezę ir materiją.
Žvaigždės kaip Saulė išskiria energiją kai jie sujungia vandenilio atomus į helio atomus savo šerdyse . Tai labai panašu į vandenilio bombos veikimo būdą, tačiau masiškai didesniu mastu; Saulė išskiria maždaug šimtą milijardų vieno megatono bombų ekvivalentą. Kas antra .
Galų gale vandenilis baigiasi. Tada gali įvykti daug sudėtingų dalykų, priklausomai nuo to, kokia žvaigždė yra masyvi, kas joje ir dar daugiau . Tačiau žvaigždėms, kurių masė yra maždaug 8–10 kartų didesnė už Saulės masę, visi išoriniai sluoksniai pučiasi, o šerdis atsiduria erdvėje; šerdis, kuri tapo medžiagos kamuoliu, todėl atsiranda suspaustos keistos kvantinės mechanikos taisyklės. Jį vis dar sudaro atominiai branduoliai (pvz., Deguonis, magnis, neonas ir kiti) ir elektronai, tačiau jie neįtikėtina slėgis, branduoliai praktiškai liečiasi. Mes vadiname tokią medžiagą išsigimusi materija , ir pats objektas vadinamas baltu nykštuku .
Artimiausias mums baltasis nykštukas Sirijus B turi Saulės masę, bet Žemės dydžio. Palyginimui, Saulė yra daugiau nei 100 kartų platesnė už Žemę. Kreditas: ESA ir NASA
Tokioms žvaigždėms tai yra beveik kelio pabaiga. Toks sintezės procesas jiems patiko milijardus metų - termobranduolinis sintezė, kur (labai supaprastinta) atomų branduoliai yra tokie karšti, kad susilieja vienas su kitu ir susilieja - nebegali veikti. Baltasis nykštukas gimsta labai karštas, šimtus tūkstančių laipsnių Celsijaus, tačiau be nuolatinio šilumos šaltinio jis pradeda vėsti.
Šis procesas trunka milijardus metų. Ankstyvojoje Visatoje susiformavę baltieji nykštukai kaip tik dabar yra pakankamai vėsūs, kad įkaistų raudonai, apie 4000 ° C.
Tačiau Visata yra jauna, tik apie 14 milijardų metų. Per labai ilgą laiką tie balti nykštukai dar atvės. Galų gale jie atvės iki beveik nulio: -273 ° C. Tai užtruks trilijonus metų, jei ne keturis milijardus . Daug ilgiau nei Visata jau egzistavo.
mūsų žvaigždžių apžvalgos klaida
Tačiau tuo metu išsigimę materijos objektai neišskiria jokios šviesos. Jie bus tamsūs, todėl mes juos vadiname juodieji nykštukai .
Taigi ar taip? Tik juodi nykštukai, sėdintys ten, sušalę, amžinai?
Meno kūrinys, vaizduojantis juodąjį nykštuką tolimoje ateityje; negyva žvaigždė, kuri kažkada buvo panaši į Saulę. Tai šiek tiek išgalvota; iki to laiko, kai egzistuoja juodieji nykštukai, visos Visatos žvaigždės taip pat turėtų būti negyvos. Kreditas: „Baperookamo“ / „Wikimedia Commons“ / „Creative Commons“ Attribution-Share Alike 4.0 International
Na, galbūt ne, ir čia viskas ima keistis (taip, žinau, jie jau keistai, bet jūs tiesiog palaukite kelias pastraipas). Šiuo metu fizikai mano, kad protonai, viena iš pagrindinių subatominių dalelių, gali spontaniškai suirti . Vidutiniškai tai užtrunka labai ilgai. Eksperimentiniai įrodymai parodė, kad protonų pusinės eliminacijos laikas gali būti bent 103. 4metų. Tai trilijonas trilijonų kartų ilgiau nei dabartinis Visatos amžius.
Jei tai tiesa, tai reiškia, kad protonai juodųjų nykštukų atominių branduolių viduje suyra. Jei jie tai padarys, tada po tam tikro laiko, 1035ar daugiau metų, juodieji nykštukai ... išgaruos. Šūdas. Dingo. Tuo metu viskas, kas liks, bus dar tankesnė neutronų žvaigždės ir Juodosios skylės .
Meno kūrinys, vaizduojantis magnetinį lauką, supantį neutroninę žvaigždę. Kreditas: Casey Reed / Penn State universitetas
Tačiau protonų skilimas, nors ir prognozuojamas pagal dabartinę dalelių teoriją, dar nebuvo pastebėtas. O kas, jei protonai ne gedimas? Kas tada atsitinka juodiesiems nykštukams?
Štai kur atsiranda šis naujas popierius . Pasirodo, kad yra ir kitų kvantinės mechanikos efektų, kurie tampa svarbūs, pvz tuneliavimas . Atominiai branduoliai yra apkrauti protonais, kurie turi teigiamą krūvį, todėl branduoliai atstumia vienas kitą. Bet jie yra labai arti juodo nykštuko centro. Kvantinė mechanika sako, kad dalelės gali staiga šokinėti į kosmosą labai mažais atstumais (tai yra tunelinė dalis ir, žinoma tai kur kas sudėtingiau nei mano pernelyg paprastas konspektas čia), o jei vienas branduolys šokinėja pakankamai arti kito, kablam! Jie susilieja, sudaro sunkesnio elemento branduolį ir išskiria energiją.
Tai skiriasi nuo termobranduolinės sintezės, kuriai reikia daug šilumos. Šiai rūšiai visai nereikia šilumos, tačiau jai reikia tikrai didelio tankio, todėl ji vadinama piknuklearinis sintezė ( išdidžiai senovės graikų kalba reiškia tankus ).
svajoja apie buvusį vaikiną
Laikui bėgant, juodosios nykštukės viduje esantys branduoliai susilieja labai labai lėtai. Išleidžiama šiluma yra minimali, tačiau bendras poveikis yra tas, kad jie tampa dar tankesni. Be to, kaip ir įprastose žvaigždėse, susiliejantys branduoliai sukuria sunkesnius branduolius, iki geležies.
Tai problema . Poveikis, išlaikantis žvaigždę prieš jos intensyvią gravitaciją, yra degeneracijos slėgis tarp elektronų. Kai bandote lydyti geležį, ji suvalgo elektronus. Jei pakankamai geležies saugiklių, elektronai dingsta, atrama prie objekto eina kartu ir jis griūva.
Pagrindinės žlugimo hipernovos, super supernovos, kūrinys. Kreditas: NASA/Dana Berry/„Skyworks Digital“
Taip atsitinka ir su įprastomis žvaigždėmis. Jie turi būti gana masyvūs, daugiau nei 8–10 kartų didesni už Saulės masę (taigi šerdis yra bent 1,5 karto didesnė už Saulės masę). Tačiau tokioms žvaigždėms šerdis staiga griūva, branduoliai sutrinka ir sudaro neutronų rutulį, kurį mes vadiname neutronų žvaigždė . Tai taip pat išleidžia a daug energijos, sukuriant supernovą.
Tai atsitiks ir su juodaisiais nykštukais! Kai susikaupia pakankamai geležies, jie taip pat sugrius ir sprogs, palikdami neutroninę žvaigždę.
Tačiau piknuklearinė sintezė yra kankinančiai lėtas procesas. Kiek laiko tai užtruks, kol staiga žlugs ir kablooie?
Taip, aš pažadėjau anksčiau paaiškinti šį skaičių. Didžiausios masės juodųjų nykštukų, kurie pirmiausia žlugs, vidutinis laikas, kurio reikia, yra 101100metų .
Tai yra nuo 10 iki 1100 galios. Išrašytas skaičius 1, po kurio eina vienuolika šimtų nulių.
Aš… neturiu jokių analogijų, kiek tai trunka. Tai per didžiulis skaičius, kad net turėti kokią nors racionalią prasmę apgailėtiniems mėsos gaubliams ar kaukolėms.
Rimtai, čia parašyta:
Aš turiu galvoje, eik. 10^1100 -oji valdžia išrašyta. Kreditas: Philas Plaitas
Hario Poterio ir pusiau kraujo princo įvertinimas
Tai yra daug iš nulių. Nesivaržykite įsitikinti, ar teisingai gavau numerį.
Bandžiau jį suskaidyti į mažesnius vienetus, kurie turi prasmę, bet c'mon. Vienas iš didžiausių skaičių, kurį mes įvardijome, yra a googolis , kuris yra 10100, po kurio eina 100 nulių.
Aukščiau pateiktas skaičius yra googolisvienuolika, googolis į 11 -ąją valdžią.
Ir tai yra juodieji nykštukai Pirmas . Mažiausia masė užtrunka daug ilgiau.
Kiek ilgesnis? Nelabai džiaugiuosi, kad paklausėte. Jie žlunga maždaug po 1032 000metų.
Tai nėra rašybos klaida. Tai nuo dešimties iki trisdešimt dviejų tūkstančių jėgos. Vienas su 32 000 nulių po jo .
Gerai tada.
Pažymėsiu, kad tai skirta žvaigždėms, kurios prasideda masyviau nei Saulė. Tokios žvaigždės, kaip mūsų, nėra pakankamai masyvios, kad pradėtų sintezė - jie neturi pakankamai masės, kad suspaustų šerdį į jai reikalingą tankį - taigi, kai jie virsta juodaisiais nykštukais, tai beveik viskas. Po to nieko.
Darant prielaidą, kad protonai nesuyra, dar kartą atkreipsiu dėmesį. Jie tikriausiai tai daro, todėl galbūt visa tai yra tik žaidimas su fizika be tikro rezultato, kurį matome (o ne tai, kad vis tiek būsime šalia). O gal mes klystame dėl protonų, ir toje neįsivaizduojamai tolimoje ateityje Visatą sudarys neutroninės žvaigždės, juodosios skylės, mažos masės juodieji nykštukai, tokie kaip Saulė, ir kažkas panašaus į sekstilijoną juodųjų nykštukų, kurie vieną dieną sugrius ir sprogs.
Simuliacija, kaip atrodytų juodoji skylė su aplink ją besisukančiu dujų disku, atsižvelgiant į keistą jos nuožmios gravitacijos įtaką disko šviesai. Kreditas: NASA Goddardo kosminių skrydžių centras/Jeremy Schnittman
Juodosios skylės, pastebėsiu, taip pat išgaruoti , o paskutinis iš jų turėtų praeiti mažiau nei per googol metus. Jei taip, tada juodųjų nykštukų supernovos gali būti paskutiniai energetiniai įvykiai, kuriuos Visata gali surinkti. Po to nieko. Šilumos mirtis. Begalinis šaltis begalinį laiką.
Ei, blogėja. Visata plečiasi, tačiau jos dalis, kurią galime pamatyti, yra stebimas Visata, iš tikrųjų mažėja. Tai susiję su tamsiąja energija ir pagreitėjusiu Visatos išsiplėtimu, ką paaiškinau kitur . Tačiau kol juodieji nykštukai pradės sprogti, Visata, kurią matome, sumažės iki mūsų pačių galaktikos dydžio. Na, kas iš to laiko liko. Tikėtina, kad juodieji nykštukai iki to laiko bus išsibarstę taip, kad mūsų net nebus.
Tai apiplėšimas. Galite pamanyti, kad ilgai laukdami turėsite šiek tiek naudos.
Sveiko proto žiniasklaidos misija neįmanoma
Tai kam tada daryti judesius ir visa tai apskaičiuoti? Tiesą sakant, manau, kad tai gera idėja. Viena vertus, mokslas niekada nėra švaistomas. Gali būti, kad visa tai yra teisinga.
Be to, skaičiavimo veiksmas gali duoti įdomių šalutinių rezultatų, dalykų, kurie gali turėti įtakos čia ir dabar, pvz., Protonų skilimas). Gali būti apčiuopiamos naudos.
Bet iš tikrųjų už mano pinigus šis įspūdingos vaizduotės aktas yra tas mokslas. Perženkite ribas! Perženkite ribas! Paklauskite: „Kas toliau? Kas nutiks po to? ' Tai išplečia mūsų sienas, atstumia mūsų apribojimus ir išlaisvina smegenis - neviršijant žinomos fizikos ir matematikos ribų - siekti kitaip neatrastų kelių.
Tiesos ieškojimas gali būti sunkus kelias, tačiau jis veda į supratimą ir tame yra grožis.
* Tai yra nuoroda į mano kolegos SYFY WIRE Jeff Spry parašytą straipsnį šia tema, kai ji pirmą kartą pasirodė prieš kurį laiką. Jis tai gerai apibendrina, bet pats perskaitęs referatą norėjau giliau nardyti. Ir, tiesą pasakius, šia tema galėčiau tris kartus parašyti straipsnį. Čia daug kas vyksta.
