Slutet på universum som vi känner det kommer inte med en smäll. De flesta stjärnor kommer långsamt att svalna när deras temperaturer avtar till noll.

"Det kommer att bli lite tråkigt, ensam, kall plats, " sa teoretisk fysiker Matt Caplan, som tillade att ingen kommer att vara i närheten för att bevittna detta långa farväl som händer i en långt borta framtid. De flesta tror att allt kommer att bli mörkt när universum tar slut. "Det är känt som" värmedöd, där universum mestadels kommer att vara svarta hål och utbrända stjärnor, sa Caplan, som föreställde sig en lite annorlunda bild när han beräknade hur några av dessa döda stjärnor kan förändras under eonerna.

Att markera mörkret kan vara tysta fyrverkerier – explosioner av resterna av stjärnor som aldrig skulle explodera. Nytt teoretiskt arbete av Caplan, en biträdande professor i fysik vid Illinois State University, finner att många vita dvärgar kan explodera i supernova inom en avlägsen framtid, långt efter att allt annat i universum har dött och tystnat.

I universum nu, den dramatiska döden av massiva stjärnor i supernovaexplosioner kommer när interna kärnreaktioner producerar järn i kärnan. Järn kan inte brännas av stjärnor - det ackumuleras som ett gift, utlöser stjärnans kollaps och skapar en supernova. Men mindre stjärnor tenderar att dö med lite mer värdighet, krymper och blir vita dvärgar i slutet av sina liv.

"Stjärnor som är mindre än cirka 10 gånger solens massa har inte gravitationen eller densiteten för att producera järn i sina kärnor som massiva stjärnor har, så de kan inte explodera i en supernova just nu, " sade Caplan. "När vita dvärgar svalnar under de närmaste biljonerna åren, de kommer att bli mörkare, så småningom frysa fast, och bli "svarta dvärg"-stjärnor som inte längre lyser." Som vita dvärgar idag, de kommer att vara gjorda mestadels av lätta element som kol och syre och kommer att vara lika stora som jorden men innehålla ungefär lika mycket massa som solen, deras inre pressades till tätheter miljontals gånger större än något annat på jorden.

Men bara för att de är kalla betyder det inte att kärnreaktionerna upphör. "Stjärnor lyser på grund av termonukleär fusion - de är tillräckligt varma för att krossa små kärnor för att skapa större kärnor, som frigör energi. Vita dvärgar är aska, de är utbrända, men fusionsreaktioner kan fortfarande hända på grund av kvanttunnelering, bara mycket långsammare, sa Caplan. "Fusion händer, även vid noll temperatur, det tar bara väldigt lång tid." Han noterade att detta är nyckeln till att förvandla svarta dvärgar till järn och utlösa en supernova.

Caplans nya verk, godkänd för publicering av Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society , beräknar hur lång tid det tar för dessa kärnreaktioner att producera järn, och hur mycket järn svarta dvärgar av olika storlekar behöver för att explodera. Han kallar sina teoretiska explosioner "svart dvärgsupernova" och beräknar att den första kommer att inträffa om cirka 10 till 1100-talet. "I år, det är som att säga ordet 'biljon' nästan hundra gånger. Om du skrev ut det, det skulle ta upp det mesta av en sida. Det ligger förbluffande långt fram i tiden."

Självklart, inte alla svarta dvärgar kommer att explodera. "Bara de mest massiva svarta dvärgarna, cirka 1,2 till 1,4 gånger solens massa, kommer att blåsa." Ändå, det betyder så många som 1 procent av alla stjärnor som finns idag, ungefär en miljard biljoner stjärnor, kan förvänta sig att dö på detta sätt. Vad gäller resten, de kommer att förbli svarta dvärgar. "Även med mycket långsamma kärnreaktioner, vår sol har fortfarande inte tillräckligt med massa för att någonsin explodera i en supernova, även i en långt borta framtid. Du kunde förvandla hela solen till järn och den skulle fortfarande inte poppa."

Caplan beräknar att de mest massiva svarta dvärgarna kommer att explodera först, följt av gradvis mindre massiva stjärnor, tills det inte finns mer kvar att gå av efter ca 10 ^{32 000} år. Vid det tillfället, universum kan verkligen vara dött och tyst. "Det är svårt att föreställa sig att något kommer efter det, svart dvärgsupernova kan vara det sista intressanta som händer i universum. De kan vara den sista supernovan någonsin." När de första svarta dvärgarna exploderar, universum kommer redan att vara oigenkännligt. "Galaxer kommer att ha skingras, svarta hål kommer att ha avdunstat, och universums expansion kommer att ha dragit alla kvarvarande objekt så långt isär att ingen någonsin kommer att se någon av de andra explodera. Det kommer inte ens att vara fysiskt möjligt för ljus att färdas så långt."

Även om han aldrig kommer att se en, Caplan förblir oberörd. "Jag blev fysiker av en anledning. Jag ville fundera på de stora frågorna - varför är universum här, och hur kommer det att sluta?" På frågan vilken stora fråga kommer härnäst, Caplan säger, "Vi kanske ska försöka simulera någon svart dvärgsupernova. Om vi ​​inte kan se dem på himlen så kan vi åtminstone se dem på en dator."