氫、氦消耗殆盡後的太陽會變成什麼樣?恆星最終的歸宿

地球因為太陽而富有生機，人類每天都在接受太陽的恩澤，太陽創造了能量，創造了生命，對人類而言太陽的偉大不言而喻，每天清晨出生太陽火紅火紅的從東邊的地平線上冒出來，美麗壯觀，幸福的一天開始了，沉浸在幸福之中的我偶爾會手搭涼棚，抬頭看看這耀眼的大火球，「你是那樣的高高在上，聖神莊嚴，人的一生不過幾十秋，最終化為塵土，那你的最終歸宿又是什麼呢？你的命運又是如何呢」

偉大的太陽

我終於踏上了探索之旅，探求恆星最後的歸宿，最終卻得到了一個更加廣闊的天地。下面聽我慢慢跟你一起去看看恆星的結局。

太陽通過自己的氫聚變成氦，釋放出能量，根據愛因斯坦的質能方程E=mc，太陽通過這樣消耗自己質量的方式成為太陽系最耀眼的天體，可終有一天太陽的質量會消耗殆盡，這是一個怎樣的過程，隨著太陽質量消耗，太陽就沒有多餘的氫提供這個聚變反應了維持平衡，這時候太陽的核心沒有足夠的能量對抗引力的坍縮，於是核心收縮，隨之而來太陽內部壓力變大，體積變小，溫度升高，溫度升高又為太陽的進一步變化提供了環境，此時，剩餘的材料在巨大的壓力和溫度下聚變加快，太陽在這個過程中會越變越熱，溫度越來越高，大約數十億年之後，太陽的熱輻射在地球上形成高達100攝氏度的溫度，海水江河沸騰，我們賴以生存的星球成為了不適人類居住的星球，就如同金星一樣，賜予萬物生命的太陽最終也成為了萬物的終結者。但是太陽的命運還在繼續。

銀河系

在經過50億年後，太陽核心的聚變反應完全停止，太陽核心急劇收縮，此時溫度將從1500萬攝氏度變為1億攝氏度，太陽的外殼收縮至此溫度內，重啟核聚變，這是一次巨大的能量釋放，使得太陽的體積膨脹到現在直徑的100倍，首當其衝的是水星，徹底被太陽吞沒，接著金星，隨著體積越來越大，太陽表面溫度開始降低，變成了一個巨大的紅巨星。

在紅巨星的核心中，由於溫度的持續升高，創造了一個更好的反應環境，此時紅巨星已經沒有了氫，但是存在由聚變產生的氦，氦在這樣高溫下發生氦聚變成碳和氧，如果這樣的紅巨星是質量相對太陽較小的恆星，則起引力坍縮造成的壓力和溫度就不能足以是碳繼續發生聚變了，這樣，當所有的氦消耗盡了，紅巨星收縮成一個和地球太陽系一般行星大小的緻密的碳-氧核，這就是太文學家定義的「白矮星」由於沒有持續的加熱反應，最後白矮星冷卻成為一個黑矮星，孤寂，荒涼。

白矮星

但是如果這個恆星的質量是太陽質量的10倍左右，內部有足夠的質量產生的引力，那就會使另外一番模樣，他們最初的過程相似，隨後他不會變成紅巨星，會變成比紅巨星還要大得多的紅超巨星，紅超巨星的直徑至少是太陽的1000倍，他也是我們在夜晚抬頭能看見的最明亮的恆星，如獵戶座的參宿四。天蠍座的星宿二，他與紅巨星最大的不同是核心內部，紅超巨星產生的引力坍縮造成更高的溫度和壓強，足以產生提供碳繼續進行聚變的環境，碳核聚變產生了鎂元素和氧，當碳消耗殆盡維持的熱力消失，紅超巨星進一步坍縮，產生更高的溫度和壓強，此時，氧開始聚變成矽和氖。

這是一個循環過程，每當一種元素沒消耗盡，便開始一次大坍縮造就溫度更高的環境，產生新元素，這一個過程最終的結局是我們最熟悉的鐵，鐵在元素後期表中是最穩定的元素，他不在發生核聚變，紅超巨星最後看起來像一個哈密瓜，核心中間是大量的鐵，周圍還殘存著尚未被利用的其他元素，此時已經沒有任何力量阻止恆星抵抗引力坍縮了。命運已經註定。

那麼坍縮後又變成了什麼呢？讓我們先回到中國天文歷史的1054年，那一年中國的天文學家觀測到一個現象，他們稱之為「客星」，它看起來突然在天空中某個地方出現，時間長達一個月之久，更為驚奇的是這顆客星在白天都能看到，亮度之大可想而知，後來他開始 逐漸暗淡，大約1056年後徹底消失在人們的視野中，今天的天文學讓我們解開了故事神秘的面紗，他發生在位於金牛座的蟹狀星雲，他們目睹了一次超新星爆炸，宇宙中最激烈最活躍的事件之一，而這顆超新星爆炸開始於紅超巨星的中心形成的緻密鐵核。

蟹狀星雲

這個爆炸源於正在坍縮的鐵核，由於無法抵抗引力作用，核心會在不到一秒的時間內以0.25光速的速度坍縮，而這一個過程會同時向外以同等速度發出衝擊波，將這個紅超巨星的外殼撕裂並爆炸開來。爆炸的力量強大到使得一些原子撞入變得原子中，創造出了新的元素，如，金、銫、鐳、銀等比鐵還要重的元素，宇宙中的元素周期表組成物質從這裡產生，紅超巨星之前產生的元素與爆炸之後產生的元素通過爆炸的傳遞方式統統送人星際空間，這些元素最後會形成新的恆星和行星的一部分，我們腳踩的泥土，眼裡的花花草草，身體裡的鈣、鐵、鋅、硒，身上佩戴的金銀細軟都是從這些產生的，地球的物質形成也來源於此，如果沒有超新星行爆炸，就不會有我們的存在。

紅超巨星

如果這個恆星體積是太陽的30倍左右，事情發展到這還會有另外的結果，在蟹狀星雲的中央，是恆星留下的廢墟，他緻密鐵核因引力作用下發生變形，幾乎坍縮殆盡，鐵在極大的壓力和溫度下被擊碎，最終都變成了中子，這個中子就是原子中存在的中性粒子，這就形成了一顆周圍環繞著超新星遺蹟的中子星，核心內部中子星形成，曾經那個直徑是地球十萬倍的紅超巨星最終成為了一個還沒有倫敦大的小球，巨大的質量被壓縮到如此小的空間，這也使得一勺中子星的物質質量就重達1000萬噸。

中子星

隨著不斷收縮，中子星自轉不斷加快，磁場變得更加強大，超高溫的物體變成強大的無線電波，通過高速旋轉的中子星兩極向宇宙空間傳播能量、信息。這讓中子星成為了宇宙中的燈塔，如果地球上的我們恰好位於無線電波傳播方向上，就能接收到有規律且重複的無線電波脈衝，我們把這樣的天體稱為脈衝星。

宇宙速度

如果是一個質量更大的恆星，最終會變成什麼呢？讓我們繼續往前走，我們先來研究一下什麼叫逃逸速度，第一宇宙速度，7.9km/s。是人造衛星圍繞地球作圓周運動的速度。第二宇宙速度11.2km/s，逃逸地球引力的速度，第三宇宙速度，16.7km/s，逃逸太陽引力場的速度，質量越大需要逃逸的速度就需要更大，一個天體越大，物質排列越緊密，從地球，木星、太陽、白矮星、中子星他們的逃逸速度以此遞增，然而，最大的那些恆星的核心坍縮以後會變成一個密度極高的物體，其逃逸速度甚至比光速還要高，因為沒有什麼速度能超過光速，所以這樣坍縮成的天體連光都不能從他身邊逃逸出去，他就是「黑洞」，巨大的恆星最終成為了黑洞。

黑洞

黑洞之後是什麼，根據廣義相對論，嚴格來說，恆星的核心最終會坍縮成一個體積無限小，密度無限大的點，落入黑洞的事物都會被吸收到這個點裡，時間和空間都在此次完結，我們稱它為 「奇點」

奇點

不同質量的恆星有不同的歸宿，儘管時間是如此的漫長，但是和人類的命運又有什麼實質區別呢，人類因為恆星創造了文明，發展了科學，探索了宇宙，一路走來波來壯闊，離宇宙是如此的近，一切源於奇點產生的時空載體，在這段宇宙時空裡，文明人類如此渺小，思想卻超越了宇宙界限。珍惜當下，願你一生醒來的每一個清晨都有一束燦爛的陽光灑進你的屋子來。