我聽說太陽正在膨脹,那它會炸嗎?如果不會那它能變得多大?
的的確確一直以來太陽都在緩慢的變大、變亮。這是因為在日核(太陽中心區域,半徑約為太陽的25%)中發生的由氫聚變成氦的過程使得太陽核心的氫越來越少。而為了維持穩定的能量產出,日核的溫度和密度就需要變得更高。這就加快了能量向太陽外層的流動,並使外層膨脹(也會使太陽變得稍亮)。
當太陽核心中所有的氫都耗光之後(當然這在近50億年內不會發生),核反應就會停止,但靠近日核邊緣區域的核反應還會繼續。能量產出降低,日核氣體的壓強不足以對抗自身引力,日核就會塌陷,而塌陷的過程又會重新加熱日核。最終日核的溫度達到可以發生氦聚變成碳這一新的核反應的溫度。
而在上面所說的過程中,日核的邊緣發生的氫聚變反應會加熱太陽外層從而使外殼膨脹,但是外殼溫度卻降低了。最終太陽變成了所謂的紅巨星,大到甚至可以吞掉地球。
當日核消耗掉幾乎所有的氦之後,又會重複上面所說的塌陷、加熱、膨脹的過程,不同的是這一次它不能將核心壓縮到更高的溫度而引起新的核反應過程。而日核邊緣處繼續發生的氫和氦的聚變則進一步加熱太陽外層並使其向外膨脹。日核最終塌陷成被稱為白矮星,一種體積小如地球一般,但密度卻非常大的恆星。
白矮星不能通過核反應產生能量,只能慢慢冷卻。而太陽的外層將會飄散變成行星狀星雲(儘管和行星沒什麼關係)然後成為星際物質。行星狀星雲是夜空中所能看到的最美的天體之一。下面這張圖是被稱為「指環星雲」的行星狀星雲,更多的圖片見這裡。
所以太陽是不會爆炸的,但一些比太陽重的恆星確實會爆炸。兩者的不同在於,太陽的質量還不足使其核心達到能讓比氦更重的元素發生聚變的溫度,一些比太陽更重的恆星的核心甚至可以發生聚變產物為鐵的核反應。而有鐵元素的恆星核是不穩定的,這樣的恆星核爆炸便是所謂的超新星爆發。
相關知識
太陽或日是位於太陽系中心的恆星,它幾乎是熱等離子體與磁場交織著的一個理想球體。其直徑大約是1392000公裡,相當於地球直徑的109倍;質量大約是2×10^30千克(地球的333000倍),約佔太陽系總質量的99.86%,同時也是27173913.04347826(約2697.3萬)倍的月球質量。 從化學組成來看,太陽質量的大約四分之三是氫,剩下的幾乎都是氦,包括氧、碳、氖、鐵和其他的重元素質量少於2%。
氦閃是0.8太陽質量(M☉)至2.0M☉的低質量恆星核心,在紅巨星階段非常短暫的熱失控核聚變,有大量的氦經由3氦過程成為碳(預測太陽在離開主序帶12億年後會經歷)。許多罕見的失控氦融合過程也可以在白矮星吸積的表面上進行。由於這些低質量恆星在核心的氫耗盡時,還無法進行氦融合反應來對抗重力,最終會因為氦是以量子力學的簡併狀態壓力在核心支援與對抗重力,而不是以熱壓力阻擋引力坍縮。
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