天文科普:恒星終會(huì)熄滅,它周圍的行星會(huì)怎樣?會(huì)有多種不同的結(jié)局
來(lái)源:科學(xué)信仰
發(fā)布時(shí)間:2022-06-01
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宇宙中存在著各種各樣的天體,有強(qiáng)大的黑洞、中子星,能夠發(fā)光發(fā)亮的恒星,此外還有大量的行星、矮行星、小行星以及行星的衛(wèi)星等等。

太陽(yáng)是一顆能夠發(fā)光發(fā)熱的恒星,而地球則是一顆圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的行星,除了地球以外,太陽(yáng)系中還有其余的七顆行星。有趣的是,恒星并不是恒存永續(xù)之星,反而倒是地球這樣的行星才沒(méi)有理論上的壽命限制。這就有點(diǎn)問(wèn)題了,我們知道包括地球在內(nèi)的所有太陽(yáng)系天體都是在太陽(yáng)的引力作用下才得以有序運(yùn)行,而太陽(yáng)作為一顆恒星,終有一日會(huì)熄滅,到時(shí)候圍繞它運(yùn)行的行星們又將面臨怎樣的命運(yùn)呢?在宇宙之中,恒星的質(zhì)量存在著很大的差別,而不同質(zhì)量的恒星將會(huì)給周圍的行星帶來(lái)不同的結(jié)局。


太陽(yáng)是一顆黃矮星,而在宇宙中還有很多比太陽(yáng)小得多的恒星,我們稱之為紅矮星。

紅矮星因?yàn)楸旧碣|(zhì)量小,所以內(nèi)部的核聚變相對(duì)和緩,發(fā)出的光度相對(duì)較低,不過(guò)也正是因?yàn)槿绱?,紅矮星的壽命要比那些大質(zhì)量的恒星長(zhǎng)得多,它們的理論壽命可以達(dá)到數(shù)百億年,乃至上千億年,目前宇宙中最為久遠(yuǎn)的紅矮星的壽命與宇宙年齡是相等的。紅矮星憑借自己溫和的體質(zhì),不僅延年益壽,也許諾給了它周圍的行星一個(gè)美好的未來(lái)。在數(shù)百億年之后,當(dāng)紅矮星的燃料耗盡,它并不會(huì)進(jìn)行什么絢麗奪目的表演,它會(huì)慢慢地悄然熄滅。

紅矮星的熄滅并不會(huì)給周圍的行星帶來(lái)太大的影響,這些行星會(huì)繼續(xù)運(yùn)行在這顆熄滅的恒星周圍,只不過(guò)從此不再有些許光亮。

像太陽(yáng)這樣的黃矮星,并不會(huì)甘于悄然落幕,隨著氫元素的耗盡,氫核聚變減弱,向外的輻射擴(kuò)張壓降低,于是整個(gè)恒星的內(nèi)部壓力和溫度會(huì)迅速提升,于是氦元素的聚變被點(diǎn)燃了,從此恒星將有氫核聚變階段進(jìn)入到氦核聚變階段。此后恒星內(nèi)部的核聚變會(huì)不斷向更重的元素推進(jìn),至于最終能走到哪一步,這取決于恒星的質(zhì)量大小,像太陽(yáng)這樣的恒星,內(nèi)部的聚變大概會(huì)進(jìn)行到碳或氧為止,在這一過(guò)程中,太陽(yáng)的體積會(huì)不斷膨脹,成為一顆紅巨星。


太陽(yáng)的體積會(huì)膨脹多少?

大概恰好能夠吞沒(méi)地球軌道,也就是說(shuō)水星、金星以及地球,最終都會(huì)融入太陽(yáng),而地球軌道外側(cè)的五顆行星則能夠幸免于難。最終太陽(yáng)會(huì)在核聚變徹底終止之后坍縮為一顆密度很大的白矮星,然后便開(kāi)始了漫長(zhǎng)的冷卻過(guò)程,如果時(shí)間允許,在上百億年之后,它會(huì)最終冷卻為一顆黑矮星,而沒(méi)有被其吞沒(méi)的行星,有些會(huì)依舊陪伴在它的身旁,而有些則可能因?yàn)橐Φ母淖兌優(yōu)橐活w流浪行星。如果一顆恒星的質(zhì)量在太陽(yáng)的8倍以上、30倍以下,那么它將會(huì)有一個(gè)極為絢麗的落幕,因?yàn)樗鼉?nèi)部的核聚變將會(huì)一直被推進(jìn)到鐵元素。

鐵元素是恒星聚變能夠達(dá)到的最后關(guān)卡,因?yàn)殍F元素的聚變會(huì)由釋放能量轉(zhuǎn)為吸收能量。

所以在這一時(shí)刻,恒星聚變所產(chǎn)生的向外的輻射擴(kuò)張壓將會(huì)徹底消失,整個(gè)恒星將會(huì)向中心急劇坍縮,在達(dá)到一定閾值的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)反彈,于是一瞬之間海量的能量被釋放了出來(lái),極為廣闊的宇宙區(qū)域都將被點(diǎn)亮,這一過(guò)程就被稱之為“超新星爆發(fā)”。爆發(fā)過(guò)后,它將坍縮為一顆中子星。超新星爆發(fā)是一種極為劇烈的天體活動(dòng),不僅圍繞這顆恒星運(yùn)行的行星會(huì)被這股能量所摧毀,就算是位于50光年之外的行星,生態(tài)環(huán)境也會(huì)因?yàn)檫@股能量的沖擊而被破壞殆盡。

如果一顆恒星的質(zhì)量超過(guò)了太陽(yáng)質(zhì)量的30倍,那么情況又會(huì)有些不同。

它的聚變活動(dòng)同樣會(huì)進(jìn)行到鐵元素,之后也會(huì)發(fā)生超新星爆發(fā),不過(guò)最后的產(chǎn)物并不是一顆中子星,而是黑洞。黑洞是宇宙中已知的最強(qiáng)大的天體,它會(huì)吸引并吞噬掉周圍的一切物質(zhì)。所以這顆恒星周圍的恒星,先是會(huì)在恒星的膨脹過(guò)程中被吞噬,沒(méi)有被吞噬掉的會(huì)在超新星爆發(fā)的過(guò)程中被摧毀,而摧毀后的殘?jiān)罱K會(huì)歸于黑洞。當(dāng)黑洞的周圍再?zèng)]有任何物質(zhì)可以吞噬,黑洞周圍的吸積盤(pán)便會(huì)失去光亮,于是黑洞便成為了一種完全隱形的天體,因?yàn)樵诤诙匆暯缰畠?nèi)逃逸速度超越了光速。



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