生命的誕生意味著必須面臨死亡,宇宙萬(wàn)物似乎都逃脫了不了走到生命終點(diǎn)的剎那,恒星也一樣!
?
在大約一萬(wàn)光年之外的人馬座,有一個(gè)行星狀星云,叫做NGC 5307。這顆行星狀星云是像我們的太陽(yáng)這樣恒星的最后階段,它已經(jīng)到達(dá)了它生命的盡頭。這張哈勃拍攝的ngc5307圖像不僅讓你對(duì)這顆恒星的過(guò)去感到好奇,更關(guān)鍵的是它讓我們想起了我們自己的太陽(yáng)的未來(lái)?;蛟S你無(wú)法接受最終的結(jié)局,就算整個(gè)太陽(yáng)系為之“哭泣”,但這一切終會(huì)到來(lái),那就是我們太陽(yáng)系的核心----太陽(yáng)的結(jié)局。
太陽(yáng)的結(jié)局
我們知道一顆恒星衰老并走向生命終點(diǎn)的過(guò)程是一個(gè)漫長(zhǎng)而緩慢的故事,其間發(fā)生著難以想象的情節(jié)。就像NGC 5307一樣,我們的太陽(yáng)最終會(huì)變成一顆紅巨星,釋放出它的外層氣體。在幾十億年后,它本身將變成一顆白矮星,照亮它作為行星狀星云所釋放的氣體層。
?
現(xiàn)在,我們的太陽(yáng)正值壯年,它的核心將氫聚變成氦。由于核聚變,大量的能量被釋放出來(lái),地球被加熱,生命得以繼續(xù)。但是恒星是在聚變的外部壓力和自身重力的內(nèi)部壓力之間進(jìn)行平衡的。這種平衡被稱為流體靜力平衡,它不可能永遠(yuǎn)持續(xù)下去。
45億年已經(jīng)失去了一個(gè)“木星”
一年又一年,一個(gè)世紀(jì)又一個(gè)世紀(jì),太陽(yáng)不斷地把氫聚變成氦,釋放熱量,再失去質(zhì)量。雖然像我們的太陽(yáng)這樣的恒星看起來(lái)穩(wěn)定不變,但是自然界中沒(méi)有什么是一成不變的。你知道嗎?太陽(yáng)每秒將大約6億噸氫聚變成氦,在此過(guò)程中失去了大量質(zhì)量,并轉(zhuǎn)化為能量,產(chǎn)生光和熱造福太陽(yáng)系。
?
我們用愛(ài)因斯坦的E = mc2也可以來(lái)解釋,式中E為能量,m為質(zhì)量,c為光速,光速為每秒30萬(wàn)公里,把數(shù)值帶入,可以得出一個(gè)很大的數(shù)目。事實(shí)上,到目前為止,在其大約45億年的生命中,太陽(yáng)已經(jīng)失去了與木星相當(dāng)?shù)馁|(zhì)量。最終,平衡的行為將永遠(yuǎn)改變,因?yàn)樘?yáng)將失去足夠的質(zhì)量,其內(nèi)部的重力將不足以容納其聚變的外部力。這顆恒星將膨脹成一顆紅巨星。
太陽(yáng)系的“紅巨星”
天文學(xué)家計(jì)算出,當(dāng)我們的太陽(yáng)變成一顆紅巨星時(shí),大約50億年后,它將膨脹到足以吞沒(méi)水星、金星,或許還有地球。在此之前,太陽(yáng)的亮度將會(huì)是現(xiàn)在的兩倍。到那時(shí),地球從太陽(yáng)接收的能量將和金星現(xiàn)在接收的能量一樣多,顯然對(duì)生命的適宜已經(jīng)不復(fù)存在,不過(guò)那時(shí)候估計(jì)人類早已撤離或者不復(fù)存在。
?
隨后它的規(guī)模將在5億年的時(shí)間里翻倍。然后進(jìn)入另一個(gè)5億年的階段,它的大小再次翻倍,亮度也提高了2000倍。此時(shí)的太陽(yáng)現(xiàn)在是一個(gè)巨大的,明亮的,具有威脅性的物體,它已經(jīng)變成紅色并吞噬了太陽(yáng)系內(nèi)的大部分行星。
?
當(dāng)一顆恒星變成紅巨星時(shí),它會(huì)膨脹到巨大的尺寸,即使它已經(jīng)失去了質(zhì)量。不過(guò)失去的質(zhì)量意味著壓縮恒星的引力更小。
最后的“氦閃”
此時(shí),太陽(yáng)將會(huì)處于在紅巨星的末尾階段,它的核心是氦,周?chē)幸粚託洹=?jīng)過(guò)數(shù)十億年的活躍周期之后,太陽(yáng)只剩下大約1億年的活躍生命,但是在這1億年里可以有很多活動(dòng)。
?
首先是氦閃,在這個(gè)階段太陽(yáng)將燃燒40%的質(zhì)量。它將通過(guò)將其核心約6%的氦轉(zhuǎn)化為碳來(lái)做到這一點(diǎn)。而這只需要幾分鐘,與太陽(yáng)數(shù)十億年的生命形成了驚人的對(duì)比。在失去所有的質(zhì)量后,它會(huì)進(jìn)化到目前大小的10倍,亮度的50倍。在接下來(lái)的一億年間,它將繼續(xù)燃燒核心的氦,變得更大更亮。
但是到了現(xiàn)在,太陽(yáng)的燃料已經(jīng)快用完了。其核心的氦被進(jìn)一步耗盡,它將會(huì)失去更多的質(zhì)量。沒(méi)有什么能阻止這一切的發(fā)生,太陽(yáng)將再次膨脹,就像它第一次進(jìn)入紅巨星階段時(shí)那樣。但這種擴(kuò)張將會(huì)快得多,或許更貼切的說(shuō)是回光返照。
回光返照,最后的掙扎
太陽(yáng)的速度在加快,它變得越來(lái)越不穩(wěn)定。我們?cè)?jīng)堅(jiān)不可摧的太陽(yáng)正在進(jìn)入它的最后階段。它現(xiàn)在處于漸近巨分支階段,在這一階段的早期將花費(fèi)大約2000萬(wàn)年。它有一個(gè)由氧和碳組成的惰性核心,一個(gè)氦聚變生成更多的碳,另一個(gè)氫聚變生成氦。它會(huì)發(fā)生一系列的熱脈沖和質(zhì)量損失。每一次脈沖只持續(xù)100年左右,在每一次脈沖中,太陽(yáng)都會(huì)膨脹并變得更加明亮。每一次脈沖都會(huì)比前一次更強(qiáng),這一周期大約持續(xù)10萬(wàn)年。計(jì)算表明,我們的太陽(yáng)很可能在它生命的盡頭經(jīng)歷四次這樣的脈沖。
太陽(yáng)的死亡
經(jīng)過(guò)這些脈沖的折磨,太陽(yáng)會(huì)平靜下來(lái)。無(wú)論如何,這時(shí)候太陽(yáng)已經(jīng)死了?;蛘咧辽僭诨杳灾?。脈沖已經(jīng)脫離了它的外層,現(xiàn)在它是一顆白矮星。這顆白矮星只包含太陽(yáng)原來(lái)質(zhì)量的50%。太陽(yáng)死了,因?yàn)椴辉儆泻司圩兞?。作為一顆白矮星,它只釋放儲(chǔ)存的能量。它由密度很大的電子-簡(jiǎn)并物質(zhì)組成,不可能發(fā)生聚變。
?
但它仍然在發(fā)光,它發(fā)出的能量將撞擊它在熱脈沖過(guò)程中釋放的氣體層,電離氣體并將其點(diǎn)亮,最后我們的太陽(yáng)將成為行星狀星云。
而NGC 5307是我們對(duì)太陽(yáng)生命終結(jié)的完美例子。就像NGC 5307一樣,數(shù)十億年后的某一天,我們的太陽(yáng)將只剩下它昔日輝煌的殘余,那僅僅是一個(gè)賦予生命的等離子球。盡管有行星狀星云的名字,但附近不會(huì)有行星。在它擴(kuò)張的時(shí)候,它已經(jīng)毀滅了他們,只有殘缺的氣體。
?
但即使是星云終也會(huì)消失,它會(huì)遠(yuǎn)離恒星并冷卻。在作為行星狀星云存在約1萬(wàn)年之后,前太陽(yáng)將作為一顆虛弱的白矮星存在數(shù)萬(wàn)億年。之后,根據(jù)理論,太陽(yáng)將變成一顆黑矮星。它會(huì)完全冷卻,不釋放任何能量。這是理論上的,因?yàn)檫€沒(méi)有觀測(cè)到黑矮星。事實(shí)上,一顆恒星演化成這種假想的黑矮星狀態(tài)所需的時(shí)間,比迄今為止宇宙本身的年齡還要長(zhǎng)。但毫無(wú)疑問(wèn),這可能就是我們的太陽(yáng)的最終命運(yùn)。
聯(lián)系客服