آیا هسته‌ ستاره‌های مرده برای همیشه باقی می‌ماند؟

زومیت/ کوتوله‌های سفید، هسته‌های کوچک و بسیار چگال ستاره‌های خورشیدمانند، میلیاردها سال پس از مرگ ستاره‌ها همچنان باقی می‌مانند و آرام سرد می‌شوند.

وقتی سوخت هسته‌ای ستاره‌های معمولی تمام می‌شود، فرو می‌ریزند و می‌میرند. اما کوتوله‌های سفید چنین نیستند؛ آن‌ها می‌توانند برای همیشه در فضا باقی بمانند.

---

بازار

---

کوتوله‌های سفید خیلی کم دیده می‌شوند. این هسته‌های کوچک و کم‌نور ستاره‌های مرده، به سختی قابل مشاهده‌اند. اما بسیار عجیب و خاص هستند و سرنوشت ستاره‌های شبیه خورشید به آن‌ها ختم می‌شود.

میلیاردها سال دیگر، خورشید خواهد مرد و هسته‌ای از کربن و اکسیژن از خود به جای خواهد گذاشت. با گذر زمان و پس از تریلیون‌ها سال، همه ستاره‌های متوسط خواهند مرد و کوتوله‌های سفید وراث کیهان خواهند شد.

در کیهان امروز، بسیاری از پدیده‌های نجومی که در گذشته وجود داشتند، دیگر دیده نمی‌شوند. برای مثال، نسل اول ستاره‌ها دیگر وجود ندارند و امواج صوتی که در جهان اولیه از میان پلاسما عبور می‌کردند، تنها در آرایش کهکشان‌ها به صورت پژواک باقی مانده‌اند. در دوران تورم کیهانی و زمانی که نیروهای بنیادین جهان از هم جدا شدند، ذرات و نواقص توپولوژیک شکل گرفتند. اما این اجرام و نواقص به محض ایجاد شدن، ناپدید شدند و وجودشان دوام نیاورد.

نقص‌های توپولوژیکی ساختارهایی هستند که در کیهان اولیه وقتی نیروها از هم جدا می‌شدند و جهان سرد می‌شد، به وجود آمدند. می‌توان آن‌ها را مثل گره‌ها یا نواحی نامنظم تصور کرد که میدان‌های فیزیکی در آن‌ها به طور ناگهانی تغییر کرده‌اند و نمی‌توان به راحتی آن‌ها را از بین برد.

کوتوله‌های سفید به آرامی سرد می‌شوند و در طول میلیاردها سال تبدیل به کوتوله‌های سیاه می‌شوند.

همچنین بسیاری از پدیده‌ها و اجرام اولیه نتوانستند در طول میلیاردها سال عمر کیهان دوام بیاورند. وقتی به آینده بسیار دور نگاه کنیم، دوران به قدری از ما دور است که عصر ما فقط یک خاطره خواهد بود. نیروها، اجرام و پدیده‌هایی که امروز معمولی به نظر می‌رسند، در آن دوران به نظر عجیب و پرانرژی می‌آیند.

همان‌طور که وب‌سایت اسپیس دراین‌باره توضیح داده است، در آینده‌ای بسیار دور، تریلیون‌ها سال بعد، جهان پر از کوتوله‌های سفید خواهد بود. کوتوله‌های سفید باقی‌مانده هسته‌های ستاره‌های مرده‌اند و برخلاف ستاره‌های معمولی، دیگر انرژی هسته‌ای تولید نمی‌کنند. اما آن‌ها به جای فروپاشی، با نیرویی به نام «فشار انحطاط» خودشان را نگه می‌دارند. این نیرو از رفتار عجیب الکترون‌ها ناشی می‌شود: الکترون‌ها حاضر نیستند جای خود را با دیگران تقسیم کنند و همین باعث می‌شود کوتوله‌های سفید بتوانند پایدار بمانند.

وقتی کوتوله‌های سفید متولد می‌شوند، دمای آن‌ها حدود ۱۰ میلیون درجه سانتیگراد است. اما چون منبع گرمای جدیدی ندارند، به آرامی سرد می‌شوند. برای مثال، سردترین کوتوله سفید شناخته شده، PSR J2222-0137 B، حدود ۱۱ میلیارد سال سن دارد و هنوز دمایی حدود ۲۷۰۰ درجه سانتیگراد دارد؛ این دما تقریبا نصف دمای سطح خورشید و مانند دمای یک لامپ رشته‌ای سفید گرم است، که برای جسمی تقریباً هم‌سن کیهان، جالب توجه است.

البته، با گذشت زمان، کوتوله‌های سفید به کوتوله‌های سیاه تبدیل می‌شوند. پس از حدود ۱۰ تریلیون سال، کوتوله سفید آن‌قدر سرد می‌شود که در بیشتر طول موج‌های نور قابل مشاهده نیست. این اجرام به صفر مطلق نمی‌رسند، اما به آن بسیار نزدیک می‌شوند.

هیچ کوتوله سیاهی در کیهان امروز وجود ندارد چراکه کیهان هنوز به اندازه کافی پیر نشده است. برای ظهور اولین کوتوله سیاه، نیاز است عمر کیهان هزار برابر سن فعلی آن شود.

این احتمال فرضی وجود دارد که اگر زمان کافی فراهم باشد، کوتوله‌های سیاه منفجر می‌شوند. این اتفاق می‌تواند ازطریق فرآیندی به نام تولید زوج ذرات ناشی از انحنا فضا-زمان رخ دهد. ذرات کوانتومی به طور مداوم ظاهر و ناپدید می‌شوند، اما در نواحی با گرانش شدید، مانند درون کوتوله سیاه، جفت ذرات می‌توانند گرفتار انحنا فضا-زمان شوند و وارد جهان واقعی شوند.

برخی کوتوله‌های سیاه ممکن است در آینده بسیار دور منفجر شوند و نور تولید کنند.

در جهان هیچ چیز رایگان نیست؛ بنابراین برای ایجاد خودبه‌خود این ذرات، کوتوله سیاه باید انرژی از دست بدهد. در نهایت، پس از حدود ۱۰ به توان ۷۸ سال، ممکن است کوتوله سیاه به طور کامل تبخیر و ناپدید شود.

هنوز دقیقاً مشخص نیست که این فرآیند واقعاً رخ می‌دهد یا نه، چون زمان آن خیلی طولانی است و نمی‌توان در آزمایشگاه آن را بررسی کرد. اما در بازه‌های زمانی بسیار طولانی، برخی کوتوله‌های سیاه ممکن است سرنوشت ترسناک‌تری طی فرایند واپاشی هسته‌ای فشرده پیدا کنند. در این فرآیند، دو هسته اتمی به طور تصادفی و فقط به دلیل قوانین مکانیک کوانتومی با هم ترکیب می‌شوند. برای رخ دادن این اتفاق، هسته‌ها باید خیلی به هم فشرده شده باشند. در کوتوله‌های سیاه، هسته‌های اتمی درست در کنار هم فشرده شده‌اند، بنابراین این اتفاق در آن‌ها ممکن است رخ دهد.

کوتوله‌های سیاه محدودیت دارند و نمی‌توانند بی‌نهایت با کمک فشار انحطاط خود را نگه دارند. اگر تعداد زیادی از هسته‌های اتمی‌شان را از دست بدهند، پایه‌های نگهدارنده آن‌ها از بین می‌رود و ناگهان فرو می‌ریزند و انفجار ابرنواختری رخ می‌دهد. بنابراین، این فرآیند فقط کوتوله‌های سیاهی را تحت تأثیر قرار می‌دهد که قبلاً نزدیک به فروپاشی هستند، و این تنها چند درصد از آن‌ها را شامل می‌شود. ولی وقتی همین چند درصد منفجر شوند، در آینده بسیار دور جهان، زمانی که آخرین ستاره‌ها خاموش شده‌اند، این کوتوله‌ها یکی از تنها منابع نور و تابش باقی‌مانده خواهند بود.

دانشمندان تخمین می‌زنند این فرآیندها ممکن است بین ۱۰ به توان ۱۱۰۰ تا ۱۰ به توان ۳۲۰۰۰ سال بعد رخ دهند که زمانی بسیار فراتر از درک انسان است.

درنهایت، هسته‌های ستاره‌های مرده ممکن است میلیاردها و تریلیون‌ها سال دوام بیاورند، اما حتی آن‌ها نیز در نهایت دچار تغییر، انفجار یا ناپدیدی می‌شوند و بخشی از سرنوشت دور و شگفت‌انگیز کیهان را شکل می‌دهند.

🔹"آخرین خبر" در روبیکا
🔹"آخرین خبر" در ایتا
🔹"آخرین خبر" در بله