太陽未來會是變成白矮星、中子星還是黑洞,太陽系會消失嗎?

2021-01-15 伊棋知點

從恆星演化的趨勢來看,太陽未來幾十億年有可能會演化成白矮星。一旦太陽演化成白矮星後,太陽系的八大行星可能會因為太陽的爆炸而毀滅,當然太陽系也不復存在。

圖1 太陽的生命周期

2006年8月24日第26屆國際天文聯會通過第5號決議,將冥王星劃為矮行星 ,自行星之列中除名。原九大行星變為八大行星——水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。

圖2 太陽系行星在圍繞太陽旋轉

恆星一般是如何演化的

一般來說,恆星的演化過程就是研究恆星誕生到消亡的全過程,主要包括恆星的誕生、成長、成熟、衰老、消亡的全過程。

在不同階段,恆星又有其獨有的名稱,包括:分子雲、主序星(我們的太陽現在正處於主序星的中年期)、紅巨星、超巨星,末期有三種可能的冷態,分別是白矮星、中子星和黑洞。這就是恆星演化不同階段的形態。

圖3 恆星演化的不同階段

最初在分子雲氣體和坍縮的塵埃中誕生恆星。隨後,經過幾百萬年的時間,恆星會漸漸地達到平衡狀態,變成主序星。我們的太陽現在就是處於主序星的中年期階段。

恆星從核心開始由內向外一層層將氫聚變成氦,恆星體積逐漸增加,通過次巨星的階段,達到紅巨星和超巨星。

圖4 恆星演化過程

恆星最終演化的三種形態與質量有關

恆星最終演化的形態與其質量有關。美國天文學家錢德拉塞卡(S.Chandrasekhar,1910-1995)曾經說過,當恆星核心的質量小於1.44倍的太陽質量時,將會演化為白矮星。當恆星的核心質量在太陽質量的1.44倍和3.2倍之間,整體質量約為太陽質量的8——15倍時,將演化為中子星;當恆星的核心質量大於太陽質量的3.2倍,將會演化為黑洞。

簡單歸納如下:

白矮星:恆星核心質量<1.44倍太陽質量。

中子星:1.44倍太陽質量<恆星核心質量<3.2倍太陽質量,恆星整體質量≈8——15倍太陽質量。

黑洞:恆星核心質量>3.2倍太陽質量。

圖5 恆星演化的最終形態:白矮星、中子星和黑洞

太陽演化成白矮星後,太陽系是否還存在

太陽目前處於主序星階段,是一顆黃矮星。黃矮星大約壽命100億年,太陽壽命目前45.7億年。

圖6 太陽的結構

大約50億年後,太陽會發展到紅巨星階段。太陽中心區的氫消耗殆盡。中心區頂不住外層壓力,開始收縮。在收縮的過程中太陽的外殼急劇膨脹,體積變大,直徑將擴大250倍,會吞沒地球的軌道。

到白矮星階段,太陽原子核能消耗接近接近枯竭,內部溫度變得極高。巨大氣壓和輻射壓使太陽外殼發生大爆炸,在這一過程中會向外大量地拋射物質,這種物質會砸中太陽系的一些行星。太陽變為炙熱內核的白矮星。十幾億年後,太陽逐漸變冷、變得黯淡。

而太陽系的八大行星在太陽演變成白矮星的過程中,會受太陽爆炸拋出的物質影響,不排除毀滅的可能性。

未來變為白矮星的太陽也會慢慢消失,太陽系也將不復存在。

文中圖片均來自網絡。

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