天文科普:未來的太陽什麽樣
發布時間:2020-06-26
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未來的太陽什麽樣

(圖片來源:NASA)

大約50億(yi) 年前,一顆新的恒星誕生了。從(cong) 整個(ge) 宇宙的曆史來看,它屬於(yu) 第二代或者第三代恒星,形成於(yu) 一次星際氣體(ti) 和塵埃雲(yun) 的引力塌陷事件。在一片星雲(yun) 中,那些密度較高的星際塵埃區域加速旋轉,逐漸聚集在一起,形成了新的恒星。

這顆恒星就像一個(ge) 巨大的燃料池,最中心的區域堆滿了燃燒的原料——氫氣。氫氣分子由氫原子構成,後者是宇宙中結構最為(wei) 簡單的一種原子,原子核中隻有1個(ge) 質子,所以它所對應的氫元素在元素周期表上排第一個(ge) 。在恒星中心的氫燃料池中,不斷有氫原子核聚集在一起,變成一種新的元素,在元素周期表上排在第二位的氦原子核。
 

你也許會(hui) 問,如此結構簡單的原材料,發生化學反應會(hui) 帶來很大的變化嗎?千萬(wan) 別小看了它的威力,這樣的反應名叫“核聚變”,放出的能量非常驚人。你在新聞裏聽到的令人聞風喪(sang) 膽的核武器——氫彈,采用的就是相同的化學反應過程。

在氫原子核聚變的同時,部分能量會(hui) 以光子的形式釋放出來,它們(men) 跨越漫長的距離,從(cong) 這顆恒星的中央來到表麵,並以可見光的形式把光亮照向遠方。如果這隻是一顆普通的恒星,我們(men) 將在茫茫夜空中,看到它閃爍的身影。但相比於(yu) 浩瀚宇宙中的其他任何一顆恒星,這顆離我們(men) 最近,它會(hui) 在清晨出現於(yu) 東(dong) 方的地平麵,照亮我們(men) 的世界。
 

猜到了嗎?這顆恒星名叫太陽。

已經誕生了約50億(yi) 年的太陽,每分每秒都在勤勤懇懇地燃燒著自己。現在的它正處在一生中最充滿幹勁的日子,但就像每一個(ge) 生命都要經曆生老病死,每一顆恒星也有完整的一生。

從(cong) 太陽誕生那刻起,它裏麵的所有燃料就被一次性加滿了油。在日積月累的核聚變中,這些氫氣注定會(hui) 越用越少,它的命運也將走向下一階段。大約50億(yi) ~60億(yi) 年後,太陽中央的氫核幾乎完全變成了氦核,氫聚變反應便開始向外層遷移。而中心的物質則會(hui) 聚集地更加緊密,在巨大的壓力和高溫下,一種新的聚變反應發生了。氦原子核聚集,產(chan) 生碳和氧。這時的太陽成為(wei) 了一顆紅巨星,它的外側(ce) 會(hui) 逐漸膨脹冷卻,大氣以星風的形式飄散到宇宙中,吞噬掉水星和金星,甚至是地球。

不過,這也隻是一次短暫的涅槃重生。就像中心的氫核會(hui) 被用光一樣,氦核同樣會(hui) 被用完。到那時,太陽的內(nei) 部將繼續收縮,並迎來最後一輪核聚變。在反複的膨脹收縮中,更多的大氣飄散到宇宙,伴隨著絢麗(li) 的輻射,太陽的質量也越變越小。

故事的最後,裸露的太陽核球在宇宙中孤獨地慢慢冷卻,它會(hui) 變成一顆白矮星,並最終成為(wei) 黑矮星,直至生命盡頭。
 

茫茫夜空裏那些眨著眼睛的星星,都會(hui) 和太陽經曆相同的命運嗎?並不是這樣的。恒星的一生如何度過取決(jue) 於(yu) 它的質量,那些和太陽質量相仿的恒星會(hui) 走過相似的生命曆程。而如果一顆恒星在坍縮後的質量仍超過太陽的兩(liang) 倍,那麽(me) 它會(hui) 經曆絢麗(li) 的超新星爆發,並最終變成一顆中子星。超新星爆發的過程,往往孕育著下一代恒星。而假如這顆恒星在超新星爆發後的質量仍然比太陽大5倍,它的結局就更酷更神秘了——黑洞誕生。

馬克·吐溫曾在小說中寫(xie) 道:“我們(men) 總是仰麵躺著看那些亮閃閃的星光,討論著它們(men) 是被創造出來的還是自然形成的。”

或許,那些亮閃閃的星光,正是宇宙這位神秘魔術師一手打造的。每顆恒星走完的一生,都是在時間的長河裏,一段獨一無二的美麗(li) 故事。

本文來自:中國科學技術館

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