50亿年后,太阳将以怎样的方式死亡?
宇宙中 , 没有什么是永恒的 , 包括我们头顶的太阳 。 虽然叫做恒星 , 但它并不会永恒存在 , 而是在走完自己的寿命后 , 以一种壮观的形式死亡 。
根据目前的研究 , 我们的太阳形成至今已经有差不多46亿年了 。 这也只是它寿命的一半左右 , 像太阳这个质量的恒星 , 可以在主序星阶段持续大约100亿年 , 也就是说 , 它还有超过50亿年的岁月要走 。
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(图片说明:“熊熊燃烧”的太阳)
那么 , 当它走完了主序星阶段 , 会有怎样的命运等待着它呢?
首先 , 太阳的内核会开始收缩 , 同时外壳开始向外膨胀 , 一直扩张到火星轨道 。 在这个时候 , 太阳的内核所进行的反应就不再是氢聚变了 , 而是氦聚变 。 从整体上看 , 太阳会变成一种非常巨大的天体——红巨星 。 红巨星只是一个过渡阶段 , 太阳最终会像宇宙中绝大部分恒星一样 , 核心坍缩成白矮星 , 外壳则会被抛射出去 。
白矮星是一种致密星 , 体积和一颗行星差不多 , 质量却和太阳相当 。 也就是说 , 白矮星上仅仅一个小拇指节那么大的物质 , 质量就超过了1吨!同时 , 刚形成的白矮星会非常明亮 , 温度也很高 。
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(图片说明:白矮星)
向外抛射的外壳也非常值得说道 , 它包含了太阳一半左右的质量 。 它们不断向外膨胀 , 并且根据周围宇宙空间的环境不同而形成不同的形状 , 还会因为不同的机制展现出五颜六色的绚烂色彩 , 这就是所谓的行星状星云 。
所谓的行星状星云 , 其实与行星本身没什么关系 。 只是因为18世纪时英国天文学家威廉·赫歇尔(也就是发现天王星那位)首次观测到这些星云时 , 觉得它们的外观类似于行星 , 所以才这样称呼的 。
就是在行星状星云这个阶段 , 科学家们遇到问题了:由太阳形成的行星状星云 , 到底是什么样的呢?
【50亿年后,太阳将以怎样的方式死亡?】
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(图片说明:行星状星云哈勃12)
在一开始 , 科学家们理所当然地认为:刚刚形成的白矮星会在最初的10000年时间里释放出十分明亮的光芒 , 从而点亮整个星云 , 以至于即使远在几千万光年以外 , 都可以被我们的望远镜观测到 。
不过 , 后来的研究表明 , 我们的太阳所能形成的行星状星云 , 似乎达不到这样的亮度 。
在差不多30年前 , 天文学家发现了宇宙中的一些特殊现象 。 他们意识到 , 在其他的星系中 , 那些最明亮的行星状星云似乎都具有相似的亮度 。 换句话说 , 它们就像是宇宙中的另外一种标准烛光 。 如果我们观测到了某个星系中的行星状星云 , 那么只要通过其相对的亮度 , 就可以知道它和它所在的星系距离我们有多远 。
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(图片说明:猫眼星云是最著名的行星状星云之一)
很多观测数据都证明了这一点 , 但却带来了另一个难题 。 不论是直觉还是此前的模型都表明:年龄更古老的、质量更低的恒星 , 应该比那些相对年轻、质量更大的恒星所产生的行星状星云要暗一些 。
所以 , 太阳的质量就有些尴尬了 。 观测数据表明 , 太阳这么大的恒星是可以形成明亮的行星状星云的 , 然而模型却指出:任何低于2倍太阳质量的恒星所能形成的行星状星云都会非常暗 , 无法被观测到 。
这个问题争论了差不多25年 , 直到2018年 , 英国曼彻斯特大学的天体物理学家AlbertZijlstra等人才解决了这个问题 。 他们利用计算机的模拟发现 , 在抛射了外壳物质之后 , 残余的恒星核心依然具有比想象中更高的亮度 , 这使得它们更容易被观测到 。
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(图片说明:蝴蝶星云)
而且 , 我们的太阳基本上恰好处于能够看见的行星状星云的质量下限 。 具体来说 , 当一颗恒星的质量大于太阳的3倍时 , 它就会形成非常明亮的行星状星云;相比之下 , 即便质量不到太阳的1.1倍 , 所形成的行星状星云也不至于完全看不见 。
当然了 , 在太阳膨胀进入红巨星阶段的时候 , 地球就要面临生死抉择了 。 既然太阳的外壳连火星轨道都能吞没 , 就更不用说地球轨道了 。 不过 , 关于地球的命运 , 科学家们还有一些争议 。 因为太阳在膨胀为红巨星的过程中 , 会释放出非常强烈的恒星风 。 所以有人认为 , 地球会被太阳吹到更远的地方 , 避免被吞没的结局 。
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