恆星死去後,宇宙會變得更加宜居?整個宇宙都會成為我們的花園!

2020-12-22 宇宙奇妙觀

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

恆星死去後,宇宙會變得更加宜居?

根據天文學家的預測,50億年後,太陽會膨脹為一顆紅巨星,在緩慢變暗前會吞沒整個內太陽系,但這僅僅是未來時一瞬間的畫面。實際上,這個瞬間無窮短,但這並非意味著終結。恆星形成這個宇宙現象,確實在很久之前就已經過了它最光輝的時期,但宇宙並未死去,奇異的新物種將會進入天文學家的動物園。

當前罕見的怪異現象將會司空見慣,宇宙中適合生命生存的環境甚至會變得更多。為了了解恆星的未來,我們需要知道它們是如何形成的,恆星誕生在氣體和塵埃雲中,這些氣體的質量從幾十萬個太陽質量到百萬個太陽質量不等。今天銀河系中恆星的形成速率接近每年一個太陽質量,科學家估計1000億年後,恆星的形成速率將會降低至目前的1/10,而在億萬年後,這一速率會降低到1/100。

不過,劇烈的變化可能會打亂恆星形成速率不斷降低它的穩定進程,幾十億年後,我們所在的銀河系與仙女星系的緻密核心區要麼會發生碰撞,要麼會繞著它們的公共質心轉動,這一相互作用會形成「銀河仙女星系」。這會使得未來的恆星含有更多的重元素,也因此會改變它們內部的運轉方式和外觀。重元素有利於行星與恆星的形成,因而為生命的出現提供不錯的前景,簡言之,遙遠未來的宇宙會充滿行星。

儘管恆星的形成速率會變小,但到目前為止,可能還有一半或者三分之二的行星還未誕生,最開始行星的增多似乎對生命沒有太大的意義。但即便是一顆低質量、暗弱的恆星,也能繁衍生命,光度僅有太陽千分之一的恆星,就可使距其很近的行星具有合適的溫度,維持液體存在的溫度,滿足生命存在所需的可能條件。

行星不應該只是變得更為普遍,也會含有更多生命所需的物質,無論今天的宇宙是充滿了生命還是鮮有生命,未來它都應該會擁有更多豐富和更多樣的生命形式,甚至在數百億或數千億年後,仍會有大量恆星繼續發光。宇宙中大多數恆星都有著低質量和極長的預期壽命,恆星的壽命和他們的質量成顯著反比,大質量恆星會十分明亮,它們會快速燃燒,在幾百萬年後爆炸。

質量遠小於太陽的恆星,則可以持續存活數千億年甚至更長,這些恆星會非常慢的消耗自身的燃料,以至於在漫長的時間跨度裡,即便物質有限也能為核燃燒提供原料。不同質量的恆星會以不同的方式死去,天文學家認為,這些恆星最終會演化為氦白矮星,這種恆星差不多全部由氦氣組成,只有少量的氫和其它微量元素,但天文學家還未曾發現通過恆星正常演化過程形成氦白矮星。

因為自大爆炸以來,還沒有足夠的時間來完成這樣的過程,當然我麼用萬億年而不是十億年來度量宇宙事件時,我們會進入一個恆星形成將會終止的時期,除了質量最小的恆星之外,所有的恆星都會燃燒殆盡,或以爆炸、或以凋零成白矮星的方式結束自己的生命,在我們目前所處的時代,即大爆炸之後不到140億年時還沒有證據證明生物能在大尺度上影響宇宙,但是時間的列車才剛剛出發,未來,生命的存在將會佔用更多的宇宙資源,整個宇宙都會成為我們的花園!

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