Nghiên cứu mới của Đại học Illinois dự đoán những vụ nổ cuối cùng diễn ra trong vũ trụ sẽ là vụ nổ siêu tân tinh của sao lùn đen.
Hàng nghìn tỷ năm sau khi mọi vật ở khắp vũ trụ đã chết, ánh sáng từ vụ nổ mới tắt, theo nghiên cứu sắp công bố trên tạp chí Monthly Notices of the Royal Astronomical Society của Matt Caplan, phó giáo sư vật lý ở Đại học Illinois, Mỹ. Nghiên cứu dựa trên giả thuyết vũ trụ cuối cùng sẽ cạn kiệt nhiên liệu trong tình trạng "chết nhiệt". Khi vũ trụ tiếp tục mở rộng, nguồn cung cấp khí gas cần thiết để hình thành sao mới sẽ hết dần, cuối cùng không có ngôi sao nào ra đời. Sau cùng, những ngôi sao đang tồn tại sẽ chết, để lại tàn tích bao gồm hố đen, sao neutron và sao lùn trắng.
Sao lùn đen không phát ra nhiệt hay ánh sáng. (Ảnh: Wikipedia).
Trong nghiên cứu, Caplan xem xét điều gì sẽ xảy ra với sao lùn trắng trong tương lai. Khác với hầu hết những ngôi sao lớn nhất trong vũ trụ, sao lùn trắng không phát nổ trong vụ nổ siêu tân tinh. Thay vào đó, chúng thu nhỏ trong hàng triệu năm, cuối cùng trở thành sao lùn đen không phát ra ánh sáng hay nhiệt. Chúng sẽ co lại bằng kích thước Trái đất với khối lượng lớn ngang Mặt trời. Tại thời điểm này, phản ứng hạt nhân sẽ diễn ra bên trong sao lùn đen, nhưng ở tốc độ chậm hơn nhiều so với các ngôi sao đang tồn tại ngày nay như Mặt Trời.
Các phản ứng có thể dẫn tới vụ nổ thông qua đường hầm lượng tử (hiệu ứng lượng tử mô tả sự chuyển dịch của hệ vật chất từ trạng thái này sang trạng thái khác). "Phản ứng hạt nhân thông qua đường hầm lượng tử biến ngôi sao thành kim loại trong thời gian rất dài. Khi ngôi sao chứa đủ kim loại, nó sẽ phát nổ rất nhanh giống như vụ nổ siêu tân tinh ngày nay", Caplan giải thích.
Ở các ngôi sao như Mặt trời, phản ứng nhiệt hạch diễn ra do hạt nhân dễ dàng dịch chuyển và va chạm với nhau. Nhưng sao lùn đen không có đủ năng lượng để thúc đẩy phản ứng nhiệt hạt nhân xảy ra. Dù vậy, hạt nhân vẫn có khả năng kết hợp và vượt qua rào cản từ lực đẩy tĩnh điện.
Caplan ước tính vụ nổ siêu tân tinh của sao lùn đen đầu tiên sẽ diễn ra sau 10^1100 năm nữa trong khu vụ nổ cuối cùng sẽ xảy ra sau khoảng 10^32000 năm. "Nếu bạn viết con số ra giấy, không có đủ chỗ trong bài báo. Nó sẽ dài ngang một quyển sách nhỏ. Đó là con số lớn nhất tôi từng sử dụng trong bất kỳ tính toán nào trong suốt sự nghiệp", Caplan chia sẻ.
Caplan cho biết cần đợi một triệu năm để một phản ứng nhiệt hạch xảy ra bên trong sao lùn đen. Nghiên cứu của ông cũng cho thấy những ngôi sao lùn đen lớn nhất sẽ phát nổ đầu tiên trong khi các ngôi sao nhỏ hơn mất nhiều thời gian hơn để tiến tới vụ nổ. Sau khi vụ nổ cuối cùng xảy ra, không còn gì sót lại, vũ trụ sẽ trở thành nơi lạnh lẽo và tối tăm.