블랙 드워프와 우주의 죽음

어떤 사람들은 세상이 불로 끝날 것이라고 말합니다
어떤 사람들은 세상이 얼음으로 끝날 것이라고 말합니다
나는 욕망의 열매를 맛 보았다
그래서 나는 불로 끝내는 데 동의합니다
—— 로렌스 프로스트

하지만 물리학 자들은 다른 견해를 가지고 있습니다

상상할 수없는 먼 미래에 검은 왜성이라고 불리는 차가운 항성 잔해가 폭발하기 시작하여 일련의 화려한 초신성을 형성하여 가능한 관찰자를위한 최종 불꽃 놀이 쇼를 선보입니다. 이것이 새로운 연구의 결론이며, 연구원들은 우주가 영원한 어둠에 빠질 것이라고 믿습니다.

천문학 자들은 오랫동안 우주의 최종 결과에 대해 생각하고 있습니다. 알려진 물리학 법칙에 따르면 지금부터 약 10 ^ 100 년 후에 모든 별이 꺼지고 은하가 검게 변하고 심지어 블랙홀조차도 호킹 복사라는 과정으로 증발하여 거의 아무것도 남기지 않습니다. 단순한 아 원자 입자와 에너지가 아닙니다. 공간의 확장은 에너지를 0 켈빈에 가깝게 또는 절대적으로 0으로 희석하여 우주의 열사 및 총 엔트로피를 표시합니다.

그러나 올 봄에 천체 물리학 수업이 제공되었을 때, 일리노이 주립 대학의 이론 물리학 자 Matt Caplan은 우리가 최종 개체를 놓쳤다는 것을 깨달았습니다. 열핵 연료를 소모 한 후 태양과 같은 저 질량 별은 극적인 초신성으로 폭발하지 않습니다. 대신, 천천히 바깥층에서 벗겨지고 백색 왜성이라고하는 뜨거운 지구 크기의 핵을 남깁니다. .

Kaplan은 "그들은 본질적으로 스토브에서 가져온 냄비입니다. 기본적으로 영원히 추워집니다."라고 말했습니다.

백색 왜성의 중력은 전자 축퇴 압력이라고하는 힘에 의해 상쇄됩니다. 전자는 함께 압착되고 양자 역학의 법칙은 전자가 동일한 상태를 차지하지 못하게하여 잔류 질량을 뒤로 밀고 유지하게합니다.

백색 왜성의 입자는 격자에 갇혀 있으며, 현재 우주의 나이보다 훨씬 긴 수조 년 동안 열을 방출 할 수 있습니다. 그러나 결국,이 천문학적 유물은 냉각되어 검은 왜성으로 변했습니다.

흑 왜성은 핵반응을 일으키는 에너지가 부족하기 때문에 내부에는 거의 변화가 없습니다. 핵융합은 강력한 정전기 반발을 극복하기 위해 하전 된 원자핵이 필요합니다. 그러나 오랜 시간 동안 양자 역학은 입자가 높은 에너지 장벽 (소위 터널링)을 통과 할 수 있도록하여 매우 낮은 속도에도 불구하고 융합이 계속 발생합니다!

실리콘과 니켈과 같은 원자가 철로 융합되면 전자의 반입자 인 양전자를 생성합니다. 이 양전자는 흑 왜성의 중심에있는 전자와 함께 서서히 소멸되어 퇴화 압력을 약화시킵니다. Kaplan은 태양 질량이 1.2 ~ 1.4 개 (현재 우주에있는 모든 별의 약 1 %) 인 별에 대해 전자 침식이 결국 치명적인 중력 붕괴를 초래하여 고품질 별과 유사한 초신성을 유발할 것이라고보고합니다. 거대한 폭발.

Kaplan은 폭력적인 폭발이 약 10 ^ 1100 년 후에 일어나기 시작할 것이라고 말했다. 이는 인간의 뇌가 이해하기 어려운 숫자이다. 마지막 초신성 폭발은 10 ^ 32,000 년 동안 지속될 것입니다.이 숫자를 모두 쓰려면 아주 큰 종이 한 장이 필요할 것입니다.

그러나 하늘 위의 웅장한 공연이 장관이 아니기 때문에 시간 여행자들은 실망 할 수 있습니다. 중력-부정 에너지와 반대되는 신비한 물질은 우주의 팽창을 촉진하여 모든 흑인 왜성이 광대 한 어둠에 둘러싸여 있습니다. 서로조차도 관찰 할 수 없습니다.

실제로 Kaplan은 관측 가능한 우주의 반경이 약 e ^ 10 ^ 1100 (e는 약 2.72)만큼 증가 할 것이며, 이는 위의 어느 것보다 훨씬 더 큽니다. 그는 "내 경력에서 진지하게 받아 들여야 할 가장 큰 숫자"라고 말했다.

예일대 학교의 천체 물리학자인 그레고리 라플린은이 연구를 흥미로운 사고 실험으로 칭찬했습니다. 그는 이러한 놀라운 시간 척도를 고려하는 것의 가치는 과학자들이 현재 시대에 발전 할 시간이 충분하지 않은 물리적 과정을 고려할 수 있다는 것입니다.

그러나 Laughlin은 "미래에 대한 모든 조사는 개발 사고 방식을 유지해야한다는 점을 강조해야한다고 생각합니다. 먼 미래에 대한 우리의 시각은 현재 과학 수준을 반영하며 내년에는 다를 수 있습니다."

예를 들어, 일부 일반 이론에서는 양성자가 결국 붕괴 될 것이라고 믿습니다. 이런 식으로 Kaplan의 검은 왜성이 폭발하기 전에 방사선을 방출합니다. 일부 우주 론적 모델은 우주가 다시 튀어 나오고 줄어들고 결국 원점으로 돌아와 또 다른 빅뱅을 만들 수 있다고 가정합니다.

Kaplan 자신은 먼 미래를 응시하는 것을 좋아합니다. "나는 인간 개개인이 피할 수없는 운명의 종말을 깨달을 때 분명히 우주에 대한 매력을 불러 일으킬 것이라고 생각한다. 당신은 언제나 자신을 위로 할 수 있고, 전체 우주는 내 자신의 엔트로피의 극대화를 향해 움직일 것이다. 결말은 더 이상 중요하지 않습니다. "