1月12日，美國航空航天局（NASA）公布了哈勃太空望遠(yuǎn)鏡（Hubble Space Telescope）詳細(xì)記錄一顆恒星被黑洞吞噬的最后時刻的視頻。

視頻顯示，一顆恒星經(jīng)過位于星系中心的超大質(zhì)量黑洞附近，其外部氣體被被黑洞的引力場所捕獲，隨后整體被黑洞強烈的潮汐力“撕碎”。最終，恒星殘骸被黑洞拉入其形似“甜甜圈”的圓環(huán)軌道，釋放出大量的光線和高能輻射。

這被稱為“潮汐瓦解事件”（tidal disruption events，簡稱TDE）。

上述示意圖展示了黑洞吞噬經(jīng)過其附近的一顆恒星的過程。 來源：NASA

對于任何一個中心有一個靜止超大質(zhì)量黑洞的星系來說，大約每10萬年才會發(fā)生幾次恒星被“撕裂”的情況。

同樣作為恒星，太陽的未來會如何？

從1.5億千米遠(yuǎn)的地方看，太陽似乎是一個強大而穩(wěn)定的存在。它每天都升起，不間斷地向我們釋放著賦予生命的能量。

但物理學(xué)家對太陽的看法截然不同。對物理學(xué)家來說，太陽是一顆不斷爆炸的核彈，這個動蕩的過程釋放出大量能量，僅靠太陽引力的力量控制。在這種令人難以置信的現(xiàn)象背后，存在一些結(jié)束它的機制。太陽的物理學(xué)揭示，它燦爛的日子總有一天會結(jié)束。

這種結(jié)束會在短期內(nèi)發(fā)生嗎？還是說我們有數(shù)十億年時間來計劃？要了解這些，我們必須先回到它“出生”的時候。

本文為瞭望智庫書摘，摘編自《人類知道的太多了》（未讀2022年10月出品），原標(biāo)題為《太陽什么時候會爆炸？》，原文有刪減，不代表瞭望智庫觀點。

這些巨大的旋渦云團(tuán)被引力慢慢聚集在一起，引力是宇宙中最弱又最持久的力量。不過，這些熾熱的旋渦云團(tuán)中的氣體和塵埃粒子移動得太快，無法完全被引力結(jié)合在一起，它們也不會形成致密的團(tuán)塊。

2010年4月22日，美國宇航局就通過SDO捕捉到了一組太陽風(fēng)暴的畫面。

科學(xué)家們不確定是什么最終觸發(fā)了太陽的形成：可能是磁場幫助捕獲了這些粒子，并將它們緊密地束縛在一起；可能是某些外部事件，比如來自附近超新星的沖擊波，使氣體粒子被緊緊地推到一起；也可能只是時間——最終氣體云冷卻，移動變慢的粒子開始掉向中心。

不管是什么原因，足夠多的東西最終聚集在一起，一個失控過程開始了。氣體和塵埃聚集在一個地方，產(chǎn)生更強的引力，吸引更多的氣體和塵埃，然后又產(chǎn)生更多引力，以此類推。

最終，足夠的氣體和塵埃聚集在一個地方，形成了恒星的開端，此時才是氣體真正開始升溫的時刻。

一顆恒星誕生了。

隨著時間的推移，累積的巨大質(zhì)量不斷將質(zhì)子推到一起。如果質(zhì)子靠得足夠近，它們就會克服斥力，開始相互吸引，這是因為另一種力開始發(fā)揮作用：強核力。

在長距離上，強核力的威力不是很大，但在短距離上，它比使質(zhì)子分開的電斥力強得多。一旦這種強力將質(zhì)子聚集在一起，令人難以置信的事情就發(fā)生了：核聚變。

這兩個氫原子的原子核貼在一起，再經(jīng)過幾步，最終會形成一種新元素：氦。

幾個世紀(jì)以來，人們一直試圖將一種元素轉(zhuǎn)化為另一種元素（通常是鉛轉(zhuǎn)化為黃金），但一直失敗，因此稱為“煉金術(shù)”的全部努力都被認(rèn)為是胡扯。結(jié)果證明，在特殊情況下還是有可能的，比如位于太陽的中心——只在質(zhì)量足夠產(chǎn)生壓縮質(zhì)子所需的引力時，這種聚變才會發(fā)生。如果只有木星程度的質(zhì)量，那么只能變成一顆行星。如果木星的質(zhì)量變成它現(xiàn)在的一百倍，它的核心就會開始聚變，變成一顆紅矮星。

氫聚變?yōu)楹さ捏@人之處在于，這個過程會釋放出大量能量。產(chǎn)生的氦的質(zhì)量實際比原來氫原子的質(zhì)量小，所以額外的質(zhì)量被轉(zhuǎn)化為能量，然后被中微子和光子帶走。如果對建立原子鍵可以釋放能量感到困惑，只需想一想相反的情況：打破原子鍵通常需要吸收能量。

這個簡單的機制照亮了整個宇宙，因為聚變發(fā)生在無數(shù)恒星內(nèi)部，所以我們不必生活在黑暗的虛空中。引力使這一切成為可能，它將不情愿的質(zhì)子推到一起，直到它們聚變。

但現(xiàn)在出現(xiàn)了強烈的反彈。

聚變反應(yīng)釋放的能量會迅速沖出來，把一切向外推，并阻止引力進(jìn)一步將質(zhì)子擠壓到一起。突然之間，一場史詩般的拉鋸戰(zhàn)發(fā)生在兩種宇宙力量之間：一種是將一切擠壓在一起的引力，另一種是聚變釋放出的將引力向后推的能量。數(shù)十億年間，這兩種力量在太陽這里僵持著。

當(dāng)我們抬頭仰望（不是直視）太陽時，看到的是一個同時爆炸和坍塌的巨型球體。實際上，我們很難準(zhǔn)確了解太陽內(nèi)部正在發(fā)生事情的規(guī)模。在聚變的核心之外，有一個厚度達(dá)到56萬千米的熾熱且在翻騰的等離子體層，核心產(chǎn)生的光子在這些層中不斷反彈，直到大約5萬年后，核心產(chǎn)生的能量終于自由地迸發(fā)到太空中，再過大約8分鐘，它們中的一些抵達(dá)地球，給我們帶來陽光。

在過去的49億年里，太陽一直以這種方式燃燒；在未來的50億年里，它還將繼續(xù)這樣做。不過，引力和核聚變之間的平衡不會永遠(yuǎn)持續(xù)下去。悄悄地，恒星內(nèi)部的時鐘已經(jīng)開始倒計時了。

盡管引力很弱，但它很無情，它會永遠(yuǎn)持續(xù)地吸引恒星內(nèi)部的所有物質(zhì)。而聚變需要燃料（氫）并產(chǎn)生廢物（氦），這限制了核聚變的持續(xù)時間。起初，氦聚集在恒星中心，在那里慢慢積累，不會產(chǎn)生任何反應(yīng)。但最終，核聚變將開始改變這顆恒星。

氦的密度比氫大，因此核心變得更重，增加了施加在現(xiàn)在主要位于核心區(qū)之外的氫的引力。因此，外層會發(fā)生更多聚變反應(yīng)，這使太陽更熱、更亮、更大。這些反應(yīng)增長緩慢：每過1億年，太陽的亮度就增加1%。但加在一起，40億年后的太陽亮度將比今天高出40%，這會導(dǎo)致我們的海洋沸騰。

聚變越來越熱，太陽變得越來越大。核聚變似乎正在取勝，但它消耗燃料的速度也越來越快，最終會崩潰。

到那時，大約50億年后，太陽的大小將增長到現(xiàn)在的200倍，地球和地球軌道以內(nèi)的所有行星都將被太陽包裹其中。太陽的大部分將是蓬松的氫外層，相較太陽的其他部分，氫外層的溫度較低，但是按照地球的標(biāo)準(zhǔn)，這將是令人無法忍受的高溫。在內(nèi)太陽系的任何地方，生命基本都不可能存在。

在將引力擊退后，核聚變因為延展范圍過大開始衰減，但在最終屈服于引力之前，聚變還留了最后一招。

不過，核聚變還沒有完成。當(dāng)引力將氦核壓縮得如此致密，原子被擠壓在一起時，氦的聚變就開始做與氫相同的事情。瞬間，氦原子將聚變結(jié)合成更重的元素，主要是碳。這是一次字面意義上而非比喻性質(zhì)的“一閃”。被點燃時，氦聚變釋放出的光比得上整個銀河系的光。幸運的是，它發(fā)生在太陽內(nèi)部，所以太陽輻射不會把人類在木星衛(wèi)星的殖民地?zé)簟?/p>

聚變反應(yīng)產(chǎn)生的碳集中在核心，使我們的太陽成為一個由碳、氦、氫組成的“三明治”。

在更大的恒星中，循環(huán)將繼續(xù)，產(chǎn)生更重的元素：對大質(zhì)量恒星來說，核心處的壓力變得極大，因此碳聚變?yōu)檠?，氧又聚變?yōu)槟?，如此繼續(xù)。每一次聚變都會更快，但在最大的恒星中，聚變會持續(xù)到產(chǎn)生鐵為止，因為鐵無法自然聚變，所以是聚變的盡頭。

但是，我們太陽的質(zhì)量不足以聚變碳，所以氦和氫最終被耗盡，太陽則不了了之。

這個氦聚變階段從突然爆發(fā)開始，持續(xù)時間不長——雖然太陽會燃燒100億年的氫氣，但它只會燃燒約1億年的氦氣。

這就把那些在太陽膨脹中幸存下來的外行星推向了危險境地。太陽失去了一半質(zhì)量后，對木星和外行星的引力就沒那么大了，這使氣態(tài)巨星的軌道外移到之前距離太陽的兩倍左右。

考慮到太陽之前的火暴行為，這聽起來是個不錯的舉動，但也使這些行星更容易受到附近經(jīng)過的恒星的引力拖拽。在許多情況中，木星和土星的軌道會變得更加混亂，將剩下的其他行星（海王星和天王星）彈出太陽系，直到只剩下它們兩個。最終只會剩下一顆，很可能是木星，它將是唯一一顆繞太陽死核運行的氣體巨星。

此刻，沒有任何聚變發(fā)生，但白矮星仍然閃耀著光芒，就像一塊剛從鍛造爐中拿出來的白熱金屬一樣，它依靠自身內(nèi)部的熱量發(fā)光，而且會持續(xù)很長一段時間。

現(xiàn)在太陽被困在這一步，溫度還不夠高，不足以啟動聚變引力也不足以將原子擠壓得更近，將恒星進(jìn)一步壓縮為中子星或者黑洞。

這意味著我們的太陽可能以白矮星的形式存在很長一段時間，甚至數(shù)萬億年。盡管它不會像年輕時那樣熾熱或明亮，但如果我們想放棄木星的臨時殖民地并在更近的地方定居，它可能還足夠溫暖，可以維持人類的生命。

當(dāng)我們坐在白矮星的余燼周圍時，人類也許會回想起太陽正常燃燒而我們認(rèn)為這理所當(dāng)然的時代，并且講述那個時代生活的樣子。我們會回憶起它內(nèi)部那持續(xù)不斷的爆炸，和似乎會永遠(yuǎn)繼續(xù)下去的陽光燦爛的日子。

庫叔福利

庫叔的贈書活動一直都在！未讀為庫叔提供3本《人類知道的太多了》贈予熱心讀者。一本書滿足你對這個世界最根本的好奇心！一份身在宇宙必備的答案清單！19個“頭條熱門”宇宙問題，19個迄今最靠譜的科學(xué)答案！如果我們的宇宙是一種產(chǎn)品，那這本書就是產(chǎn)品說明書上的“熱門問題與解答清單”，適合每一個正在體驗該產(chǎn)品的人類。請大家在文章下評論，點贊最高的前3名（數(shù)量超過30）將得到贈書。