Exploze supernov černých trpaslíků by mohly být posledními událostmi, které ve vesmíru nastanou. Ten by se měl stát do té doby velmi prázdným prostorem s teplotou blížící se absolutní nule. Takovou vizi nejvzdálenější budoucnosti předkládá nová studie teoretického fyzika Matta Caplana, o níž informuje odborný časopis Live Science.

Život a smrt hvězd určuje jejich hmota. Velké hvězdy přesahující desetkrát a víckrát hmotu Slunce zanikají tak, že explodují jako supernovy a mohou se stát černými dírami.

Menší hvězdy, v jejichž jádrech neprobíhá jaderná fúze a v důsledku toho v nich nevznikají těžší prvky, ukončují svou vesmírnou existenci jako malé husté hvězdné "slupky", známé jako bílý trpaslík. Během dalších bilionů let postupně pohasínají a proměňují se ve zmrzlé objekty nevydávající světlo, zvané černý trpaslík.

Nový článek, publikovaný 7. srpna v měsíčníku britské Královské astronomické společnosti, popisuje, že právě tito černí trpaslíci mohou na konci všeho uvolnit poslední zbytečky světla ve vesmíru, když explodují jako supernovy. 

Supernovy černý trpaslík by se podle této studie měly tvořit kvantovým procesem známým jako pycnonukleární fúze. Hnací energií hvězd je obvykle termonukleární fúze, při níž vysoké teploty a tlaky překonávají přirozenou elektrickou odpudivost atomových jader, což atomům umožňuje spojit se s novými, těžšími prvky.

Ale při pycnukleární fúzi dochází k tomu, že se k sobě atomová jádra dostanou ještě blíž, a to díky tunelovému jevu známému z kvantové mechaniky, známému také jako kvantové tunelování. To je jev, při němž částice porušuje principy klasické fyziky tím, že prochází potenciálovou bariérou, která je vyšší než její energie. Pycnukleární fúze tak může částice v trpaslíku velmi pomalu přeměnit na železo - poslední prvek, který lze fúzí vytvořit. A jenž pak způsobí zhroucení trpaslíka.

Chce to hodně, hodně, opravdu hodně času

"Tyto reakce trvají nesmírně dlouho. Mohli byste čekat milion let a neviděli byste ani jedinu fúzní reakci v černém trpaslíkovi," říká autor studie Matt Caplan.

Přeměnit celého černého trpaslíka na železo by tak trvalo neuvěřitelných deset na tisíc stou až deset na třicet dva tisícou let. Kdybyste v těchto číslech měli vypsat všechny nuly, zabralo by jedno číslo nejméně celou knižní kapitolu. 

"Takové časové stupnice jsou obrovské. Uvážíme-li, že největší možné černé díry se mohou podle předpokladů odpařovat v časových měřítcích od deseti do sta let, je to ve srovnání s dobami zmiňovanými v tomto článku okamžitě," řekl webu Science Alert Fred Adams, astrofyzik z Michiganské univerzity, který se do nového výzkumu nezúčastnil.

Jakmile by se černý trpaslík ve své většině přeměnil na železo, rozdrtila by jej jeho vlastní hmota. Toto jeho zhroucení - tedy supernova - by spustilo obrovskou implozi, která by vyvrhla zevní vrstvy zbylého černého trpaslíka.

Spustit to může jen jedno procento hvězd 

Ve větších hvězdách vede právě tato železná "řetězová havárie" k běžnější explozi supernovy, při níž hvězda ve svém jádře syntetizuje tolik železa nezpůsobilého jaderné fúze, až se zhroutí pod silou své vlastní gravitace. 

Exploze supernovy černý trpaslík se však může vyskytnout pouze u hvězdy typu černý trpaslík s hmotností 1,16krát až 1,35krát vyšší než Slunce. A tyto černé trpaslíky mohou zase vytvořit pouze hvězdy, které jsou nejméně šestkrát až desetkrát hmotnější než Slunce.

"Není to úplně vzácná hvězdná populace, ale není ani nejběžnější," uvedl k tomu Caplan. Ve skutečnosti jde asi o jedno procento všech hvězd. Podle Caplanova odhadu by před koncem vesmíru měla existovat asi miliarda bilionů (deset na dvacátou první) těchto supernov.

Protože černí trpaslíci mají ve vesmírných měřítcích poměrně nízkou hmotnost, byly by exploze jejich supernov zřejmě o něco menší než ty, které se vyskytují v současném vesmíru, ovšem v pohaslé prázdnotě by působily asi i přesto velkolepě. Po těchto explozích by už nebylo ve vesmíru nic, co by mohlo vybuchnout nebo zářit. Zdánlivě vesmír skončí ledem, ale na věčnost ho vyprovodí ohnivá jiskra.