Egy fizikus kiszámította, mikor és hogyan jön el a világvége

Egy fekete törpe illusztrációja

Amilyen gyors, zajos volt a világegyetem keletkezése, olyan lassú és békés lesz a vége, de előtte a sötétben még lesz pár bánatos pukkanás. Fizikusok most kiszámították, mikor várhatók az utolsó szupernóva-robbanások.

A jelenleg elfogadott modell szerint a világegyetem nem egy „Nagy Bumm"-nak megfelelő „Nagy Reccs"-csel fog véget érni, hanem a legtöbb csillag lassan, nagyon lassan enyészik majd el, ahogy a hőmérsékletük az abszolút nulla felé közelít.

Szomorú, magányos és hideg hely lesz a halott világegyetem"

– vázolja fel az elkerülhetetlen véget Matt Caplan elméleti fizikus, hozzátéve:

semmilyen értelmes lény nem lesz már ott akkor, a távoli jövőben, aki elmerenghetne az univerzum alkonyán.

Az általános vélekedés úgy tartja, hogy a haldokló világegyetem teljes sötétségbe fog borulni. „Ebben a 'hőhalál' néven emlegetett végállapotban az univerzumot javarészt fekete lyukak és kiégett csillagok fogják alkotni" – folytatta Caplan, aki számításain keresztül arra a számára is váratlan következtetésre jutott, hogy az évmilliárdok alatt még ezek a látszólag halott csillagok is változásokon fognak keresztülmenni.

Fekete törpék

A sötétséget ugyanis itt-ott néma tűzijátékok szabdalják majd: olyan csillagmaradványok robbanásai, amelyekről senki nem gondolta eddig, hogy valaha is felrobbanhatnának. Az Illinois-i Állami Egyetemen dolgozó Caplan új elméleti munkája azt jósolja, hogy sok fehér törpe szupernóvaként fejezheti be pályafutását valamikor a nagyon messzi jövőben, jóval azután, hogy már minden más elhalt és elcsendesedett a világegyetemben.

A mai univerzumban a szupernóvák óriáscsillagok drámai halálát jelzik. Egyszer elérkezik az a pont, amikor a nagy tömegű csillag belsejében zajló magreakciók vasat kezdenek termelni, amely viszont nem „égethető" tovább, hanem mintegy méregként halmozódik fel, s végül ez vezet el a csillag szupernóva formájában bekövetkező összeomlásához. A kisebb tömegű csillagok viszont méltóságteljesebben, kevesebb felhajtással búcsúznak: életük vége felé fehér törpévé zsugorodnak.

Illusztráció egy fehér törpéről, a csillagmaradvány körül törmelékmező látható Forrás: NASA, ESA, STScI, and G. Bacon (STScI)

„A körülbelül 10 naptömegnél kisebb csillagok gravitációs vonzása és sűrűsége nem elégséges ahhoz, hogy a nagy csillagok mintájára vasat képezzenek a magjukban, ezért a mai feltételek mellett nem robbanhatnak fel szupernóvaként – magyarázza Caplan.

Ahogy azonban az elkövetkező néhány ezermilliárd év alatt a fehér törpék fokozatosan lehűlnek, fényük elhalványul, majd végül szilárddá fagynak és 'fekete törpékké' válnak, amelyek nem sugároznak többé."

Egy fekete törpe illusztrációja Forrás: Mark Garlick

A mai fehér törpékhez hasonlóan a majdani fekete törpék is túlnyomórészt könnyű elemekből – leginkább szénből és oxigénből – fognak állni, és földnyi méretükhöz képest körülbelül a Nap tömegének megfelelő anyagot tartalmaznak majd, amiből következik, hogy a belsejük bármely földi dolognál milliószorta nagyobb sűrűségre lesz összepréselve.

Ám csak mert hidegek lesznek, az nem jelenti azt, hogy ne zajlanának bennük tovább a nukleáris reakciók.

„A csillagok attól fénylenek, hogy termonukleáris fúzió zajlik bennük – elég forrók ugyanis ahhoz, hogy kis atommagokat összeütköztetve nagyobbakat képezzenek, ami energiát szabadít fel. A fehér törpék voltaképpen elhamvadtak, kiégtek, de a kvantumalagút-jelenségnek köszönhetően továbbra is végbemehet bennük magfúzió, csak sokkal-sokkal lassabban – ismertette Caplan. – A fúzió még zérus hőmérsékleten sem áll le, csak nagyon sok időbe telik." A fizikus megjegyezte:

ez a kulcsa annak, hogy a fekete törpék végső soron vasat halmozzanak fel, és ezzel szupernóvává váljanak.

Mikor robban az első fekete törpe?

Legfrissebb munkájában, amelyet a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society című folyóirat közölt, Caplan kiszámította, mennyi ideig tart majd, míg a magreakciók vasat termelnek, és a különböző méretű fekete törpéknek mennyi vas kell ahhoz, hogy felrobbanjanak. Az elméleti úton feltételezett robbanásokból, melyeket feketetörpe-szupernóvának nevezett el, az első 10¹¹⁰⁰ év múlva következhet be.

Ez akkora szám években, mintha majdnem százszor mondanánk azt, hogy 'ezermilliárdszor ezermilliárdszor' stb. Ha kiírnánk, csaknem egy teljes oldalt elfoglalna. Az észvesztően távoli jövőről beszélünk"

– szögezte le a kutató.

Természetesen nem mindegyik fekete törpe fog felrobbanni. „Csak a legmasszívabb, 1.2-1.4 naptömegű fekete törpék robbannak majd" – jósolja Caplan. Egyébként még ez is elég nagy szám, mert ha helyes a becslés, a ma létező csillagok 1 százaléka – nagyjából ezermilliárdszor milliárd csillag – végezheti így. Ami a többieket illeti, ők örökre fekete törpék maradnak.

Forrás: Science Photo Library via AFP/SAKKMESTERKE

„A mi Napunknak még a rendkívül lassú magreakciók figyelembe vételével sincs elegendő tömege ahhoz, hogy valaha is szupernóvaként felrobbanjon, akármilyen messzire nézünk a jövőbe.

Akár az egész Napot vassá alakíthatnánk, még akkor se robbanna"

– állítja a fizikus.

A világvége dátuma

Caplan kalkulációi szerint a legnagyobb tömegű fekete törpék robbannak majd elsőnek, majd sorra követik őket az egyre kisebbek. Körülbelül 10³²⁰⁰⁰ év múlva aztán már egy se marad, ami még robbanhatna.

Azon a ponton a világegyetem csakugyan végérvényesen halott és csendes hellyé válik.

„Nehéz elképzelni, hogy bármi jöhetne még ezután. A fekete törpék szupernóva-robbanásai lesznek az utolsó érdekes dolgok az univerzumban. A valahai legutolsó szupernóvák lesznek ezek" – tette hozzá.

A világegyetem az első feketetörpe-szupernóvák idejére a felismerhetetlenségig meg fog változni. „A galaxisok addigra réges-régen szétoszlanak, a fekete lyukak elpárolognak, és az univerzum tágulása annyira messzire sodorja egymástól a megmaradó égitesteket, hogy egyik se láthatja majd a másik robbanását.

Fizikailag lehetetlen lenne a fénynek ilyen távolságokon átutaznia"

– folytatta Caplan.

Szomorú, magányos és hideg hely lesz a halott világegyetem Forrás: NASA, ESA, R. Ellis (Caltech), UDF 2012 Team

A fizikus nemigen bánja, hogy jóslatának beigazolódását sem ő, sem más értelmes lény nem várhatja meg. – „Azért lettem fizikus, hogy a nagy kérdésekről gondolkodjam: miért van itt a világegyetem, és hogyan lesz vége? Meg fogjuk próbálni szimulálni a feketetörpe-szupernóvákat. Ha már az égbolton nem is, legalább a számítógép képernyőjén megfigyelhetjük őket."