生命的誕生意味著必須面臨死亡,宇宙萬物似乎都逃脫了不了走到生命終點的剎那,恒星也一樣! ? 在大約一萬光年之外的人馬座,有一個行星狀星云,叫做NGC 5307。這顆行星狀星云是像我們的太陽這樣恒星的最后階段,它已經(jīng)到達了它生命的盡頭。這張哈勃拍攝的ngc5307圖像不僅讓你對這顆恒星的過去感到好奇,更關(guān)鍵的是它讓我們想起了我們自己的太陽的未來?;蛟S你無法接受最終的結(jié)局,就算整個太陽系為之“哭泣”,但這一切終會到來,那就是我們太陽系的核心----太陽的結(jié)局。 太陽的結(jié)局 我們知道一顆恒星衰老并走向生命終點的過程是一個漫長而緩慢的故事,其間發(fā)生著難以想象的情節(jié)。就像NGC 5307一樣,我們的太陽最終會變成一顆紅巨星,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,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)部壓力之間進行平衡的。這種平衡被稱為流體靜力平衡,它不可能永遠持續(xù)下去。 45億年已經(jīng)失去了一個“木星” 一年又一年,一個世紀又一個世紀,太陽不斷地把氫聚變成氦,釋放熱量,再失去質(zhì)量。雖然像我們的太陽這樣的恒星看起來穩(wěn)定不變,但是自然界中沒有什么是一成不變的。你知道嗎?太陽每秒將大約6億噸氫聚變成氦,在此過程中失去了大量質(zhì)量,并轉(zhuǎn)化為能量,產(chǎn)生光和熱造福太陽系。 ? 我們用愛因斯坦的E = mc2也可以來解釋,式中E為能量,m為質(zhì)量,c為光速,光速為每秒30萬公里,把數(shù)值帶入,可以得出一個很大的數(shù)目。事實上,到目前為止,在其大約45億年的生命中,太陽已經(jīng)失去了與木星相當(dāng)?shù)馁|(zhì)量。最終,平衡的行為將永遠改變,因為太陽將失去足夠的質(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。 太陽系的“紅巨星” 天文學(xué)家計算出,當(dāng)我們的太陽變成一顆紅巨星時,大約50億年后,它將膨脹到足以吞沒水星、金星,或許還有地球。在此之前,太陽的亮度將會是現(xiàn)在的兩倍。到那時,地球從太陽接收的能量將和金星現(xiàn)在接收的能量一樣多,顯然對生命的適宜已經(jīng)不復(fù)存在,不過那時候估計人類早已撤離或者不復(fù)存在。 ? 隨后它的規(guī)模將在5億年的時間里翻倍。然后進入另一個5億年的階段,它的大小再次翻倍,亮度也提高了2000倍。此時的太陽現(xiàn)在是一個巨大的,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系內(nèi)的大部分行星。 ? 當(dāng)一顆恒星變成紅巨星時,它會膨脹到巨大的尺寸,即使它已經(jīng)失去了質(zhì)量。不過失去的質(zhì)量意味著壓縮恒星的引力更小。 最后的“氦閃” 此時,太陽將會處于在紅巨星的末尾階段,它的核心是氦,周圍有一層氫。經(jīng)過數(shù)十億年的活躍周期之后,太陽只剩下大約1億年的活躍生命,但是在這1億年里可以有很多活動。 ? 首先是氦閃,在這個階段太陽將燃燒40%的質(zhì)量。它將通過將其核心約6%的氦轉(zhuǎn)化為碳來做到這一點。而這只需要幾分鐘,與太陽數(shù)十億年的生命形成了驚人的對比。在失去所有的質(zhì)量后,它會進化到目前大小的10倍,亮度的50倍。在接下來的一億年間,它將繼續(xù)燃燒核心的氦,變得更大更亮。 但是到了現(xiàn)在,太陽的燃料已經(jīng)快用完了。其核心的氦被進一步耗盡,它將會失去更多的質(zhì)量。沒有什么能阻止這一切的發(fā)生,太陽將再次膨脹,就像它第一次進入紅巨星階段時那樣。但這種擴張將會快得多,或許更貼切的說是回光返照。 回光返照,最后的掙扎 太陽的速度在加快,它變得越來越不穩(wěn)定。我們曾經(jīng)堅不可摧的太陽正在進入它的最后階段。它現(xiàn)在處于漸近巨分支階段,在這一階段的早期將花費大約2000萬年。它有一個由氧和碳組成的惰性核心,一個氦聚變生成更多的碳,另一個氫聚變生成氦。它會發(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,太陽都會膨脹并變得更加明亮。每一次脈沖都會比前一次更強,這一周期大約持續(xù)10萬年。計算表明,我們的太陽很可能在它生命的盡頭經(jīng)歷四次這樣的脈沖。 太陽的死亡 經(jīng)過這些脈沖的折磨,太陽會平靜下來。無論如何,這時候太陽已經(jīng)死了?;蛘咧辽僭诨杳灾小C}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原來質(zhì)量的50%。太陽死了,因為不再有核聚變了。作為一顆白矮星,它只釋放儲存的能量。它由密度很大的電子-簡并物質(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程中釋放的氣體層,電離氣體并將其點亮,最后我們的太陽將成為行星狀星云。 而NGC 5307是我們對太陽生命終結(jié)的完美例子。就像NGC 5307一樣,數(shù)十億年后的某一天,我們的太陽將只剩下它昔日輝煌的殘余,那僅僅是一個賦予生命的等離子球。盡管有行星狀星云的名字,但附近不會有行星。在它擴張的時候,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消失,它會遠離恒星并冷卻。在作為行星狀星云存在約1萬年之后,前太陽將作為一顆虛弱的白矮星存在數(shù)萬億年。之后,根據(jù)理論,太陽將變成一顆黑矮星。它會完全冷卻,不釋放任何能量。這是理論上的,因為還沒有觀測到黑矮星。事實上,一顆恒星演化成這種假想的黑矮星狀態(tài)所需的時間,比迄今為止宇宙本身的年齡還要長。但毫無疑問,這可能就是我們的太陽的最終命運。 |
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