بیگ بنگ: آخرین انفجارهایی که در کیهان رخ می‌دهد “ابرنواختر کوتوله‌ی سیاه” خواهد بود، آتشبازی‌های خاموشی که دیرزمانی پس از مرگ همه چیزِ کیهان در تریلیون‌ها سال دیگر، رخ خواهند داد.

این گفته بر پایۀ پژوهشی‌ است که در ماهنامه‌ انجمن سلطنتی اخترشناسی منتشر شده و در آن، “مت کاپلن”، استادیار فیزیک دانشگاه ایالتی ایلینوی به جستجوی یک گونه انفجار نظری پرداخته که می‌تواند در پایان کیهان رخ دهد.

کیهان سرانجام انرژی‌اش ته می‌کشد، چیزی که به نام “مرگ گرما”، یا همچنین به نام‌های “سرمای بزرگ” یا یخ‌زدگی بزرگ شناخته می‌شود. سرانجام با ادامۀ گسترش کیهان ذخیره‌ گازی که برای ساختن ستارگان تازه نیاز است به پایان می‌رسد، یعنی دیگر ستاره‌ی تازه‌ای شکل نمی‌گیرد. از آن پس هر چه ستاره در کیهان هست، آغاز به مُردن می‌کنند تا جایی که تنها چیزی که می‌ماند پسماندهای ستاره‌ای است، چیزهایی مانند سیاهچاله، ستارۀ نوترونی، و کوتوله‌ی سفید.

در این پژوهش، “کاپلن” به چیزی که در آینده‌ دور بر سر کوتوله‌های سفید می‌آید نگاه کرد. کوتوله‌های سفید بر خلاف بیشتر ستارگان پرجرم کیهان، به شکل ابرنوختر منفجر نمی‌شوند. به جایش، پس از میلیون‌ها سال جان دادن، سرانجام به چیزی به نام “کوتوله‌ی سیاه” تبدیل می‌شوند، ستاره‌ای که دیگر هیچ نور یا گرمایی منتشر نمی‌کند. این ستارگان فوق فشرده به اندازه‌ی زمین می‌رسند، اما با جرمی به اندازه‌ی خورشید. در این نقطه، واکنش‌های هسته‌ای درون “کوتوله‌های سیاه” رخ خواهد داد ولی با نرخی بسیار آهسته‌تر از ستارگان امروزی‌ای مانند خورشید.

این واکنش‌ها سرانجام از راه تونل‌زنی کوانتومی به انفجارهایی می‌انجامند. “کاپلن” می‌گوید: «واکنش‌های هسته‌ای از راه تونل‌زنی کوانتومی در طی گذشت سالیان بسیار بسیار زیاد، یک ستاره را به آهن تبدیل می‌کند. و سپس، همین که محتوای آهنِ ستاره به اندازه‌ای کافی رسید، ستاره بسیار سریع منفجر می‌شود، مانند ابرنواخترهای امروزی. اگر به اندازۀ کافی صبر کنید، “تونل‌زنی کوانتومی” انجام واکنش‌های “ممنوعه” را برایتان امکان‌پذیر می‌سازد.»

در ستارگانی شبیه خورشید، همجوشی هسته‌ای به این دلیل رخ می‌دهد که هسته‌ها به این سو و آن سو می‌جهند و شانس خوبی است که به هم بخورند و همجوشی کنند. در کوتوله‌های سیاه، انرژی کافی برای رخ دادنِ این واکنش‌های گرما هسته‌ای وجود ندارد. “کاپلن” می‌گوید: «ولی هسته‌ها هنوز شانس اندکی برای همجوشیِ خودبخود و اساسا “یک راست گذشتن از سد دافعه‌ الکتریکی” را دارند- این همان تونل‌زنی کوانتومی‌ است.»

رخ دادن این واکنش‌ها زمانی بی‌اندازه دراز می‌طلبد. به برآورد کاپلن، نخستین “ابرنواختر کوتوله‌ سیاه” ۱۰ به توان ۱۱۰۰ سال دیگر رخ خواهد داد. این رقم مانند این است که یک تریلیون را تقریبا ۱۰۰ بار در خود ضرب کنیم. آخرین ابرنواختر کوتوله‌ سیاهِ کیهان هم در زمانی حدود ۱۰ به توان ۳۲۰۰ سال دیگر روی خواهد داد. “کاپلن” می‌گوید: «اگر این عدد را با رقم بنویسیم در یک مقاله نمی‌گنجد- یک کتاب کوچک می‌شود. این بزرگ‌ترین عددی‌ است که احتمالا تاکنون در دورۀ کاری‌ام در یک محاسبه‌ی جدی به کار برده‌ام، و هیچ روش واقعی برای به تصویر کشیدنش ندارم.»

“کاپلن” می‌گوید شاید هر تک واکنش همجوشی در یک “کوتوله‌ سیاه” یک میلیون سال زمان ببرد، ولی سرانجام به اندازۀ کافی برای یک ابرنواختر رخ خواهد داد: «بدون فشار درونی از سوی الکترون‌ها برای نگه داشتن ستاره و جلوگیری از فروریختن آن، گرانش کار خود را می‌کند و یک رُمبش مهارناپذیر به راه می‌اندازد. ستاره در خود فرو می‌ریزد و دمایش به اندازه‌ای باورنکردنی بالا می‌رود، و بیشترِ مواد بیرونی‌اش را پرتاب می‌کند.»

یافته‌های “کاپلن” نشان می‌دهد که ابتدا بزرگ‌ترین کوتوله‌های سیاه نخست منفجر می‌شوند و کوچک‌ترها زمان بیشتری می‌برد تا به این نقطه برسند. با رخ دادن این واپسین انفجارها، دیگر هیچ چیزی به جا نخواهد ماند و به گفتۀ او، کیهان “سرد، تاریک، و خسته‌کننده” خواهد شد: «تا رخ دادن آخرین ابرنواختر کوتوله‌ی سیاه به اندازه‌ای زمان خواهد گذشت که من نمی‌توانم تصور کنم رویداد جالب دیگری هرگز در جای دیگری رخ دهد.» کاپلن اکنون برنامه دارد تا برای شبیه‌سازی ابرنواختر کوتوله‌ی سیاه تلاش کند. او می‌گوید: «هیچکس تاکنون این انفجارها را در واقعیت ندیده، ولی شاید در رایانه بتوانیم یکی را ببینیم.»