À la fin de l’Univers, longtemps après le scintillement des dernières étoiles brillantes, il pourrait y avoir une dernière série d’explosions. Appelées supernovae naines noires, ces explosions éblouissantes annoncent l’obscurité éternelle alors que l’Univers tombe en dormance, suggère une nouvelle étude.
Ces supernovas nouvellement proposées sont une race spéciale qui ne s’est encore produite nulle part dans l’Univers. Les supernovas naines noires pourraient être les derniers événements qui se produisent dans l’Univers, qui sera alors un endroit largement vide où la température s’approche du zéro absolu.
La vie et la mort des stars sont déterminées par leur masse. Les grands 10 fois ou plus la masse du soleil explosent sous forme de supernovas et peuvent devenir trous noirs.
Mais les plus petits, qui ne produisent pas d’éléments plus lourds par la fusion nucléaire au niveau de leur noyau, finissent leur vie sous forme de petites coques denses d’étoiles appelées naines blanches. Pendant des milliards d’années, ils s’assombrissent et se transforment en objets gelés et sans lumière connus sous le nom de naines noires.
Un nouvel article, à paraître dans la revue Avis mensuels de la Royal Astronomical Society, décrit comment ces naines noires peuvent finalement libérer les derniers morceaux de lumière dans l’Univers alors qu’elles explosent en supernovas.
Les supernovas naines noires se formeraient par un processus quantique connu sous le nom de fusion pycnonucléaire. Les étoiles sont normalement alimentées par thermonucléaire la fusion, où les températures et pressions élevées surmontent la répulsion électrique naturelle des noyaux atomiques, permettant les atomes pour fusionner en de nouveaux éléments plus lourds.
Mais dans la fusion pycnonucléaire, le tunnel quantique permet aux noyaux atomiques de se rapprocher les uns des autres qu’ils ne le feraient normalement. La fusion pycnonucléaire peut donc très lentement transformer les éléments de la naine blanche en fer – le dernier élément qui peut être créé par fusion.
“Ces réactions prennent un temps incroyablement long”, a déclaré l’auteur de l’étude Matt Caplan, physicien théoricien à l’Illinois State University. “Vous pourriez attendre un million d’années et ne pas voir une seule réaction de fusion chez un nain noir.”
Par comparaison, le Soleil fusionne plus de 10 ^ 38 protons par seconde. Pour convertir un nain noir en le fer par fusion pycnonucléaire, cela prendrait 10 ^ 1 100 et 10 ^ 32 000 ans. Si vous écriviez tous les zéros dans ces nombres, ils prendraient la longueur d’un paragraphe à un chapitre de livre entier, respectivement.
“Ces échelles de temps sont énormes”, a déclaré Fred Adams, astrophysicien à l’Université du Michigan, qui n’a pas participé à la nouvelle recherche.
“Nous attendons le plus grand trous noirs à s’évaporer sur des échelles de temps d’environ 10 à 100 ans seulement, ce qui est instantané par rapport aux temps discutés dans l’article. “
Une fois que le nain noir était principalement constitué de fer, il serait écrasé par sa propre masse. Cet effondrement incontrôlable – la supernova – déclencherait une énorme implosion qui éjecterait les couches externes de la naine noire restante.
Dans les étoiles plus grandes aujourd’hui, cet empilement de fer est également ce qui conduit aux supernovas dites à effondrement du noyau plus courantes.
Les supernovae naines noires, cependant, ne se produiraient que dans les étoiles naines noires avec des masses comprises entre 1,16 et 1,35 fois celle du Soleil. Ces étoiles naines noires sont à leur tour créées à partir d’étoiles typiques qui commencent avec six à dix fois la masse du Soleil.
“[It] n’est pas exactement une population rare, mais pas non plus la plus commune », a déclaré Caplan.
En fait, ces étoiles représentent environ 1 pour cent de toutes les étoiles aujourd’hui, et Caplan estime qu’il y aura environ un milliard de billions (10 ^ 21) de ces supernovae avant la fin de l’Univers.
Étant donné que les naines noires ont des masses assez faibles, les supernovas naines noires seraient probablement un peu plus petites que celles qui se produisent dans l’univers actuel, mais toujours spectaculaires dans un univers autrement noir.
Après ces derniers halètements de lumière, plus rien dans l’Univers ne pourra exploser ou briller.
Ainsi, alors que l’Univers se terminera apparemment dans la glace, il y aura une étincelle de feu en cours de route.
Publié à l’origine sur Live Science.
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