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宇宙的未来,可能有两种命运!(2)

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    简并时期
     宇宙进入简并时期,仅居留冷而暗的恒星残存物:白矮星、褐矮星、中子星和黑洞。褐矮星的质量太小,不能发生氢燃烧,是不太够格(热核反应)的恒星。它们的质量仍比行星大,几乎从一开始就有简并星核,以同样形式(仅变冷了)进入简并时期。在简并时期,宇宙是冷而黑的。基本上没有来自任何源的辐射照亮太空和加热已久冻的行星,或以留存的光供给星系,宇宙的温度仅比绝对零度高十分之几度。然而,相对黑暗背景,也发生着有趣事件。随机相遇使死星在星系内的轨道弥散,有些死星获得轨道能量向外走,有些失去能量向里进,星系或超星系调整结构。密近相遇也逼走死星的行星,使行星自由飞行。在1019 年到1020 年的时期末尾,死星的暗遗物从星系或超星系抛出去,在已扩大的星系际空间漂泊。在星系中心的黑洞吸积少数大质量的死星,有各种大小的黑洞都继续长大。两颗褐矮星碰撞会产生一颗小质量恒星—红矮星“标灯”和几颗行星伴随的系统,这种闪耀的红矮星可“活”百亿年。银河系大小的星系中,这种星的暗淡照耀奉献的光比现在太阳光还少。此外,星系内平均每百亿年发生一次较大质量的白矮星碰撞和合并而成为超新星爆发,闪亮几星期。但是,白矮星碰撞的最普遍结果不是超新星,而是很异常的恒星。若碰撞产物至少0.3 M⊙,它核心的氦燃烧会点火;0.9 ~ 1.4 M⊙的碰撞产物也发生内部碳烧碳。恒星碰撞延续到10^20 年,直到星系抛出所有恒星为止。在足够长时期,引力辐射变为重要,这种耗散过程使各类轨道损失能量并衰减。在10^20 年内,原来间距1AU的双星衰减而合并。轨道小的行星也合并。恒星和逃离的行星及岩石体绕星系中心的轨道衰减很慢。在没有抗衡效应时,与星系当时的残留质量有关,它们可持续到1025 年或更久。简并时期另一最重要的效应是星系晕暗物质。假如暗物质是“弱相互作用大质量粒子”(WIMPs),它们最终会被白矮星捕获,随后在白矮星内部湮灭而提供能量,使白矮星不至冷却到液氮温度以下。到1025 年,WIMPs 资源耗尽,这种能源终止。这时,宇宙的“清单”里仅有白矮星、褐矮星、中子星、广泛弥散的死亡行星及岩石体,它们全是极其冷而暗的。以后的宇宙会如何呢?现在只有初步推测。“大统一理论”预言质子寿命有限(10^30 ~ 10^40年,可取为10^37年),从10^46 年到10^100 年发生质子衰变,存储在白矮星、中子星和其他天体的质(量)—能(量)因质子衰变而耗散。一颗白矮星因质子衰变而产生近400 瓦(相当于几个电灯泡)输出,白矮星表面绝对温度仅0.1 ~ 0.2 K。由于质子衰变“消除”所有物质,简并时期就结束了,更暗更真空的宇宙又一次改变特性。
黑洞时期
    简并时期结束后,宇宙留下的恒星质量级天体只有黑洞。当白矮星消失时,黑洞缓慢地“打扫”物质而略增大一些。黑洞也经过很缓慢的量子力学过程(霍金辐射)而最终蒸发。黑洞表面因为光子和其他基本粒子的热辐射而有辉光。辐射率与黑洞的表面曲率(因而大小、质量)有关。太阳质量的黑洞的辐射极其轻微,随着黑洞蒸发和枯缩,蒸发过程加快,最后结束于伽马射线闪耀。太阳质量的黑洞表面温度仅10K,维持蒸发10^65 年。星系质量的黑洞表面温度10^–18 K,维持蒸发10^98 年或10^100 年。当最大的黑洞消亡了,黑洞时期就结束了。

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