Когда взорвутся последние звёзды Вселенной?

Последним интересным событием во Вселенной будут взрывы отгоревших звёзд, считает Мэтт Кэплэн (Matt Caplan) из Иллинойсского университета. К тому времени не будет не только жизни, но и чёрных дыр. Эксперт рассчитал, когда космос озарится прощальным фейерверком.

Результаты его работы описаны в научной статье, принятой к публикации в журнал Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Однажды звёзд не останется

Новые светила рождаются из сгустков межзвёздного газа в галактиках. На протяжении своей жизни (и особенно на её последних стадиях) звезда возвращает Вселенной значительную часть этого долга, исторгая из себя вещество, которое снова становится межзвёздным газом. Кроме того, некоторая часть массы звезды превращается в излучение в ходе термоядерных реакций.

Вся остальная материя концентрируется в звёздных остатках – белых карликах, нейтронных звёздах и чёрных дырах. И это окончательная смерть: такое вещество уже не имеет шанса снова стать частью звезды, рождённой из межзвёздного газа.

Белый карлик, которым когда-нибудь станет Солнце, сосредоточит в себе около половины его массы. Для большинства светил доля массы, навеки "выпадающей в осадок" в виде звёздного остатка, ещё выше.

Рано или поздно в галактиках останется слишком мало газа для рождения новых звёзд. И тогда Вселенная будет объята тьмой. Её будут озарять лишь всё ещё раскалённые, но постепенно остывающие белые карлики и нейтронные звёзды. В конце концов остынут и они.

"Это будет немного грустное, одинокое и холодное место", – описывает Кэплэн, каким станет космос в глубокой старости .

Погребальный костёр отставной звезды

Однако, по расчётам теоретика, перед окончательным наступлением вечной тьмы миру предстоит впечатляющий прощальный фейерверк. Самые массивные белые карлики озарят Вселенную огнём термоядерных взрывов.

Термоядерный взрыв белого карлика (он же – вспышка сверхновой типа Ia) происходит, когда его масса превышает некоторый предел. Эта критическая отметка (предел Чандрасекара) зависит от химического состава белого карлика.

Обычно такое происходит, если небесное тело наращивает массу. Например, белый карлик может накопить слишком много вещества, "похищенного" у звезды-компаньона, и исчезнуть в термоядерной вспышке (жадность, как известно, не доводит до добра). Такой же катаклизм может произойти, когда один белый карлик сталкивается и сливается с другим.

Но ведь масса белых карликов в остывшей Вселенной не будет расти. Всё, что может столкнуться, уже столкнётся. Все звёзды, у которых можно было бы "красть" вещество, тоже догорят. Что же тогда сможет нарушить покой мёртвого светила?

Масса такого небесного тела действительно не будет расти, отвечает учёный. Зато будет меняться химический состав, а вместе с ним и предел Чандрасекара. (Это немного напоминает анекдот о том, что цены на квадратный метр не будут расти, но будет уменьшаться квадратный метр). В конце концов предел, за которым – взрыв, станет меньше 1,2 массы Солнца.

И тогда самые массивные белые карлики, масса которых превышает эту роковую отметку, потеряют устойчивость и погибнут в термоядерном огне. Такая судьба ожидает остатки примерно 1% звёзд, наблюдающихся сегодня во Вселенной. С учётом того, что в одном только Млечном Пути насчитываются сотни миллиардов светил, это будет действительно впечатляющее зрелище (жаль, что им совершенно некому будет насладиться).

В остывшем до черноты белом карлике будут происходить очень медленные превращения, которые в конце концов приведут к взрыву.
Иллюстрация NASA/JPL-Caltech.

Когда Вселенной уже некуда торопиться

Хорошо, но по какой же причине будет меняться химический состав этих отгоревших остатков? Ведь белые карлики тем и отличаются от "живых" звёзд, что в них уже не происходит термоядерных реакций, превращающих одни химические элементы в другие.

На самом деле, напоминает эксперт, это не совсем верно. В белых карликах почти не происходит таких реакций. Просто это такое маленькое "почти", что его никто и никогда не принимает во внимание.

Строго говоря, при сколь угодно низкой температуре какие-нибудь два атомных ядра рано или поздно сольются между собой. Всё дело в туннельном эффекте, иногда позволяющем им преодолеть взаимное электрическое отталкивание. Правда, происходит это так редко, что зарегистрировать такой процесс невозможно. Любые небесные тела и тем более наблюдающие за ними астрономы прекратят своё существование раньше, чем подобные редчайшие акты термоядерных реакций дадут хоть какой-то наблюдаемый эффект.

Но мы ведём речь о том этапе жизни Вселенной, когда всё, что может прекратить существование, уже прекратит его. В мире просто не останется сил, меняющих судьбу белых карликов быстрее, чем это фантастически медленное превращение.

Дата последнего салюта

Итак, когда же остатки звёзд станут последними сверхновыми? По расчётам исследователя, через 101100 лет.

Единица и 1100 нулей после неё – это не просто большое число. Это немыслимо большое число. Достаточно сказать, что в наблюдаемой Вселенной порядка 1080 (единица и "всего" 80 нулей после неё) атомов.

К этому времени даже чёрные дыры давно испарятся, изойдя излучением Хокинга. Поэтому Кэплэн называет взрывы переродившихся белых карликов последним интересным событием во Вселенной. После этого в мире уже вряд ли хоть что-нибудь заметно изменится.