gov-civil-vilareal.pt黒色矮星の超新星：宇宙での最後の爆発
>ここに幸せな考えがあります：宇宙は気まぐれで終わるかもしれません と 強打。前髪がたくさん。
天体物理学者による計算 遠い将来、宇宙には何千億ものオブジェクトが呼ばれることを示しています 黒色矮星 、 と 最終的には超新星のように爆発する可能性があります 。実際、それらは宇宙ができる最後のことを表しているかもしれません。
しかし、これは長い間起こりません。非常に、非常に、非常に長い時間*。今からずっと、私はそれがどれくらい長くなるかを説明する方法を理解するのに苦労しています。私はそれに到達します—あなたの脳はそれによって平らに踏みつけられるでしょう、私は約束します—しかし、私たちは最初に星、核融合、そして問題について少し話す必要があります。
太陽のような星はエネルギーを放出します 水素原子をコア内のヘリウム原子に融合させるため 。これは水素爆弾の仕組みと非常によく似ていますが、非常に大規模です。太陽は約1,000億個の1メガトン爆弾に相当するエネルギーを出力します。毎日 2番目 。
最終的に水素がなくなります。 その場合、星の大きさ、星の内容などに応じて、多くの複雑なことが起こる可能性があります。 。しかし、太陽の質量の約8〜10倍までの星の場合、外層はすべて吹き飛ばされ、コアが宇宙にさらされます。材料のボールになったコアは、圧縮された奇妙な量子力学のルールが作用します。それはまだ原子核（酸素、マグネシウム、ネオンなど）と電子で構成されていますが、それらは下にあります 信じられない 原子核が実際に接触している圧力。私たちはそのような材料を呼びます 縮退物質 、 と オブジェクト自体は白色矮星と呼ばれます 。
私たちに最も近い白色矮星であるシリウスBは、太陽の質量を持っていますが、地球の大きさを持っています。比較のために、太陽は地球の100倍以上広いです。クレジット： ESAとNASA
このような星にとって、それはほとんど道の終わりです。彼らが何十億年もの間楽しんだ種類の融合プロセス— 熱核 核融合（非常に単純化された）では、原子核が非常に熱く、互いにぶつかって融合します—これ以上機能しません。白色矮星は非常に熱く、摂氏数十万度で生まれますが、継続的な熱源がないと冷え始めます。
そのプロセスには数十億年かかります。初期の宇宙で形成された白色矮星は、ちょうど今、約4,000℃で真っ赤になるほど十分に冷えています。
しかし、宇宙は若く、わずか約140億年前のものです。非常に長い期間にわたって、それらの白色矮星はさらに冷えるでしょう。最終的には、ほぼ絶対零度（-273°C）まで完全に冷却されます。そうでなければ、それは何兆年もかかるでしょう クアドリリオン 。宇宙がすでに存在していたよりもはるかに長い。
しかし、その時点で、縮退した物質オブジェクトは光を発しません。彼らは暗くなるでしょう、それが私たちが彼らを呼ぶ理由です 黒色矮星 。
それでそれですか？ただ黒い矮星がそこに座って、凍って、永遠に？
コモンセンスメディア13の理由
遠い未来の黒色矮星を描いたアートワーク。かつては太陽のようだった死んだ星。これはやや空想的です。黒色矮星が存在する頃には、宇宙のすべての星も死んでいるはずです。クレジット： バペロカモ/ウィキメディアコモンズ/クリエイティブコモンズアトリビューション-継承4.0インターナショナル
まあ、そうではないかもしれません、そしてこれは物事が奇妙になり始めるところです（はい、私は知っています、それらはすでに奇妙です、しかしあなたはほんの数段落待つだけです）。現在、物理学者は、最も基本的な素粒子の1つである陽子は 自然に崩壊する可能性があります 。平均して、これには非常に長い時間がかかります。実験的証拠は、陽子半減期が少なくとも10である可能性があることを示しています3. 4年。それは1兆です 兆 宇宙の現在の年齢の何倍も長い。
真の場合、それは黒色矮星の原子核内の陽子が崩壊することを意味します。もしそうなら、しばらくして、1035以上の年月、黒色矮星は…蒸発します。プーフ。なくなった。その時点で、残っているものはすべてさらに密になります 中性子星 と ブラックホール 。
中性子星を取り巻く磁場を描いたアートワーク。クレジット： ケーシーリード/ペンシルベニア州立大学
しかし、陽子崩壊は現在の粒子理論によって予測されていますが、まだ観察されていません。陽子が しないでください 減衰？では、黒色矮星はどうなりますか？
そこで、この新しい論文が登場します 。重要になる他の量子力学効果があることが判明しました。 トンネリング 。原子核には正電荷を持つ陽子が含まれているため、原子核は互いに反発します。しかし、それらは黒色矮星の中心で非常に接近しています。量子力学によれば、粒子は非常に短い距離で突然宇宙に飛び込む可能性があります（これがトンネル部分であり、もちろん それははるかに複雑です ここでの私の過度に単純な概要よりも）、そして1つの核が別の核に十分に近づくと、カブラーム！それらは融合し、より重い元素核を形成し、エネルギーを放出します。
これは、大量の熱を必要とする熱核融合とは異なります。この種は熱を全く必要としませんが、それは本当に高密度を必要とするので、それは呼ばれます pycnonuclear フュージョン（ 誇らしげに 古代ギリシャ語で 密集 ）。
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時間が経つにつれて、黒色矮星の内部の核は非常にゆっくりと融合します。放出される熱は最小限ですが、全体的な効果として、さらに密度が高くなります。また、通常の星のように、融合する原子核は鉄まで、より重い原子核を作成します。
それは問題だ 。星をそれ自体の強い重力に逆らって保持する効果は、電子間の縮退圧力です。鉄を溶かそうとすると、電子を食い尽くします。十分な量の鉄が融合すると、電子が消え、オブジェクトのサポートがそれに伴い、崩壊します。
コア崩壊極超新星、超新星のアートワーク。クレジット： NASA / Dana Berry / Skyworks Digital
これは通常の星でも起こります。それらはかなり大きくなければならず、太陽の質量の8〜10倍以上である必要があります（したがって、コアは太陽の質量の少なくとも1.5倍程度です）。しかし、そのような星の場合、コアが突然崩壊し、原子核が一緒に砕けて中性子の球を形成します。これを私たちは 中性子星 。これはまたリリースします 多く エネルギーの、超新星を作成します。
これは黒色矮星でも起こります！十分な量の鉄が蓄積すると、それらも崩壊して爆発し、中性子星を残します。
しかし、核融合は苦痛を伴うほど遅いプロセスです。突然の崩壊とkablooieまでにどれくらい時間がかかりますか？
ええ、私は以前にこの番号を説明すると約束しました。最初に崩壊する最も質量の大きい黒色矮星の場合、それにかかる平均時間は、まあ、 101,100年 。
これは10の1100乗です。書き出された、それは1の後に1100のゼロが続きます。
私は…それがどれくらいの期間であるかについてのアナロジーはありません。数が多すぎて、中の肉や頭蓋骨の哀れな塊に合理的な意味を持たせることすらできません。
つまり、真剣に、ここにそれが書かれています：
つまり、おい。 10 ^ 1100乗が書き出されました。クレジット：Phil Plait
それは 多く ゼロの。番号が正しいことを確認してください。
私はそれを意味のある小さな単位に分解しようとしましたが、気をつけてください。私たちが名前を付けた最大の数字の1つは グーゴル 、これは10です100、1の後に100個のゼロが続きます。
上記の数字はグーゴルです十一、11乗のグーゴル。
ジェーン・ザ・ヴァージンのジェーンは何歳ですか
そして、それは行く黒い矮星です 最初 。最も質量の小さいものははるかに時間がかかります。
後どのくらい？私はあなたが尋ねたのはひどくうれしいことではありません。彼らは約10後に崩壊します32,000年。
それはタイプミスではありません。それは10から32千の累乗です。 1つ その後に32,000個のゼロがあります 。
では、OK。
これは、太陽よりも大きく始まる星のためのものであることに注意してください。私たちのような星は、核融合を起こすのに十分な質量ではありません—コアを必要な密度に絞るのに十分な質量がありません—ですから、黒色矮星に変わるとき、それはほとんどそれです。その後、何も。
陽子が崩壊しないと仮定して、もう一度注意します。彼らはおそらくそうしているので、おそらくこれは私たちが見ることができる実際の結果なしに物理学で遊んでいるだけです（とにかく私たちが周りにいるというわけではありません）。あるいは、陽子について間違っているかもしれません。その想像を絶する遠い将来、宇宙は中性子星、ブラックホール、太陽のような低質量の黒色矮星、そしていつか崩壊して爆発する6億個の黒色矮星のようなもので構成されます。
ガスの円盤が渦巻くブラックホールが、円盤からの光に対するその激しい重力の奇妙な影響を考えると、どのように見えるかのシミュレーション。クレジット： NASAのゴダードスペースフライトセンター/ジェレミーシュニットマン
ブラックホール、私は注意します、 同様に蒸発する 、そしてそれらの最後のものはグーゴル年以内に行くべきです。もしそうなら、黒色矮星の超新星は、宇宙が集めることができる最後のエネルギッシュなイベントかもしれません。その後、何も。熱的死。無限の時間の無限の寒さ。
ああ、それは悪化します。宇宙は膨張していますが、私たちが見ることができるその一部は、 観察可能 宇宙は、実際に縮小しています。 これは、ダークエネルギーと宇宙の加速膨張と関係があります。これについては他の場所で説明しました。 。しかし、黒色矮星が爆発し始める時までに、私たちが見ることができる宇宙は私たち自身の銀河のサイズに縮小しているでしょう。さて、それまでに残っているもの。黒色矮星はそれまでに散らばっているので、観測可能なフレームには1つも存在しない可能性があります。
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それはぼったくりです。そんなに長く待つことには、いくらかの見返りがあると思うでしょう。
では、なぜこれらすべてを計算するためにモーションを実行するのですか？実際、それは良い考えだと思います。一つには、科学が無駄になることはありません。これはすべて正しい可能性があります。
また、計算を行うという行為は、興味深い副次的な結果をもたらす可能性があります。これは、（陽子の崩壊のように）観察できる可能性のある現在および現在に影響を与えるものです。いくつかの具体的なメリットがある可能性があります。
しかし、実際、私のお金では、この壮大な想像力の行為が科学のすべてです。限界を押し広げよう！境界を超えて！尋ねる、「次は何？その後どうなりますか？」これは私たちの境界を拡大し、私たちの限界を押し戻し、脳を解放します—既知の物理学と数学の限界内で—他の方法では発見されない道を追求します。
真実を求めることは難しい道かもしれませんが、それは理解につながります、そしてそれには美しさがあります。
* これは、SYFYWIREの同僚であるJeffSpryが、しばらく前に最初に発表されたときにこのトピックについて書いた記事にリンクしています。彼はそれをうまく要約していますが、私自身が論文を読んだ後、私はもっと深く掘り下げたいと思いました。そして、正直なところ、私はこのトピックについてこれほど長い記事を3回書くことができました。ここではたくさんのことが起こっています。
