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太阳灭亡全过程!恒星走完生命的一刹那我们看到了太阳的未来!

生命的诞生意味着必须面临死亡,宇宙万物似乎都逃脱了不了走到生命终点的刹那,恒星也一样!

太阳灭亡全过程!恒星走完生命的一刹那我们看到了太阳的未来!

在大约一万光年之外的人马座,有一个行星状星云,叫做NGC 5307。这颗行星状星云是像我们的太阳这样恒星的最后阶段,它已经到达了它生命的尽头。这张哈勃拍摄的ngc5307图像不仅让你对这颗恒星的过去感到好奇,更关键的是它让我们想起了我们自己的太阳的未来。或许你无法接受最终的结局,就算整个太阳系为之“哭泣”,但这一切终会到来,那就是我们太阳系的核心----太阳的结局。

太阳的结局

我们知道一颗恒星衰老并走向生命终点的过程是一个漫长而缓慢的故事,其间发生着难以想象的情节。就像NGC 5307一样,我们的太阳最终会变成一颗红巨星,释放出它的外层气体。在几十亿年后,它本身将变成一颗白矮星,照亮它作为行星状星云所释放的气体层。

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现在,我们的太阳正值壮年,它的核心将氢聚变成氦。由于核聚变,大量的能量被释放出来,地球被加热,生命得以继续。但是恒星是在聚变的外部压力和自身重力的内部压力之间进行平衡的。这种平衡被称为流体静力平衡,它不可能永远持续下去。

45亿年已经失去了一个“木星”

一年又一年,一个世纪又一个世纪,太阳不断地把氢聚变成氦,释放热量,再失去质量。虽然像我们的太阳这样的恒星看起来稳定不变,但是自然界中没有什么是一成不变的。你知道吗?太阳每秒将大约6亿吨氢聚变成氦,在此过程中失去了大量质量,并转化为能量,产生光和热造福太阳系。

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我们用爱因斯坦的E = mc也可以来解释,式中E为能量,m为质量,c为光速,光速为每秒30万公里,把数值带入,可以得出一个很大的数目。事实上,到目前为止,在其大约45亿年的生命中,太阳已经失去了与木星相当的质量。最终,平衡的行为将永远改变,因为太阳将失去足够的质量,其内部的重力将不足以容纳其聚变的外部力。这颗恒星将膨胀成一颗红巨星。

太阳系的“红巨星”

天文学家计算出,当我们的太阳变成一颗红巨星时,大约50亿年后,它将膨胀到足以吞没水星、金星,或许还有地球。在此之前,太阳的亮度将会是现在的两倍。到那时,地球从太阳接收的能量将和金星现在接收的能量一样多,显然对生命的适宜已经不复存在,不过那时候估计人类早已撤离或者不复存在。

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随后它的规模将在5亿年的时间里翻倍。然后进入另一个5亿年的阶段,它的大小再次翻倍,亮度也提高了2000倍。此时的太阳现在是一个巨大的,明亮的,具有威胁性的物体,它已经变成红色并吞噬了太阳系内的大部分行星。

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当一颗恒星变成红巨星时,它会膨胀到巨大的尺寸,即使它已经失去了质量。不过失去的质量意味着压缩恒星的引力更小。

最后的“氦闪”

此时,太阳将会处于在红巨星的末尾阶段,它的核心是氦,周围有一层氢。经过数十亿年的活跃周期之后,太阳只剩下大约1亿年的活跃生命,但是在这1亿年里可以有很多活动。

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首先是氦闪,在这个阶段太阳将燃烧40%的质量。它将通过将其核心约6%的氦转化为碳来做到这一点。而这只需要几分钟,与太阳数十亿年的生命形成了惊人的对比。在失去所有的质量后,它会进化到目前大小的10倍,亮度的50倍。在接下来的一亿年间,它将继续燃烧核心的氦,变得更大更亮。

但是到了现在,太阳的燃料已经快用完了。其核心的氦被进一步耗尽,它将会失去更多的质量。没有什么能阻止这一切的发生,太阳将再次膨胀,就像它第一次进入红巨星阶段时那样。但这种扩张将会快得多,或许更贴切的说是回光返照。

回光返照,最后的挣扎

太阳的速度在加快,它变得越来越不稳定。我们曾经坚不可摧的太阳正在进入它的最后阶段。它现在处于渐近巨分支阶段,在这一阶段的早期将花费大约2000万年。它有一个由氧和碳组成的惰性核心,一个氦聚变生成更多的碳,另一个氢聚变生成氦。它会发生一系列的热脉冲和质量损失。每一次脉冲只持续100年左右,在每一次脉冲中,太阳都会膨胀并变得更加明亮。每一次脉冲都会比前一次更强,这一周期大约持续10万年。计算表明,我们的太阳很可能在它生命的尽头经历四次这样的脉冲。

太阳的死亡

经过这些脉冲的折磨,太阳会平静下来。无论如何,这时候太阳已经死了。或者至少在昏迷中。脉冲已经脱离了它的外层,现在它是一颗白矮星。这颗白矮星只包含太阳原来质量的50%。太阳死了,因为不再有核聚变了。作为一颗白矮星,它只释放储存的能量。它由密度很大的电子-简并物质组成,不可能发生聚变。

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但它仍然在发光,它发出的能量将撞击它在热脉冲过程中释放的气体层,电离气体并将其点亮,最后我们的太阳将成为行星状星云。

而NGC 5307是我们对太阳生命终结的完美例子。就像NGC 5307一样,数十亿年后的某一天,我们的太阳将只剩下它昔日辉煌的残余,那仅仅是一个赋予生命的等离子球。尽管有行星状星云的名字,但附近不会有行星。在它扩张的时候,它已经毁灭了他们,只有残缺的气体。

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但即使是星云终也会消失,它会远离恒星并冷却。在作为行星状星云存在约1万年之后,前太阳将作为一颗虚弱的白矮星存在数万亿年。之后,根据理论,太阳将变成一颗黑矮星。它会完全冷却,不释放任何能量。这是理论上的,因为还没有观测到黑矮星。事实上,一颗恒星演化成这种假想的黑矮星状态所需的时间,比迄今为止宇宙本身的年龄还要长。但毫无疑问,这可能就是我们的太阳的最终命运。

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