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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。

(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。

(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?

(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。

(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Albert Zijlstra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。

(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。

(图片说明:红巨星太阳或将吞噬地球)

目前来看,人类不太可能会在太阳周围见证这一惊心动魄的场景,也不用担心被红巨星吞没的命运。因为早在这之前,地球就已经不再宜居了。

随着太阳不断地“燃烧”着自己的能源,它也会变得越来越亮,也越来越热。基本上来说,每过10亿年,太阳的亮度就会增加10%左右。

你可能觉得这个数字好像也不怎么明显,实则不然。仅仅是10%的变化,就足以将地球炙烤成恐怖的炼狱,温度甚至超过100℃,以至于地表所有的水都被蒸干。很显然,在这样的条件下,甚至在此之前,人类就无法在地球生存了。那时候的人类,要么逃离地球,要么带着地球一起“流浪”,否则就只有留在原地等死的命运。

(图片说明:10亿年后地球将变得极其炎热)

当然了,按照Zijlstra等人的研究成果,即便人类届时逃离太阳系了,我们的太阳所形成的行星状星云依然足够明亮,被我们观测到。然后,那个时候的人会给自己的小孩讲:看,那里曾是人类的家园……

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