恆星的最終歸宿是什麼?是爆炸還是?那太陽會發生爆炸嗎?

2020-12-03 天文在線

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我們的太陽會爆炸嗎？是否每一顆恆星最終都會變成超新星?黑洞是如何形成的？本文將帶您探索隱藏在恆星背後的科學。

我們依靠太陽使地球保持舒適的溫度，每天晚上我們上床睡覺的時候都相信第二天早上太陽會重新升起，陽光會照耀我們的每一天。然而，太陽不會永遠存在，隨著時間的流逝，太陽會怎麼樣呢？它會爆炸嗎？它會在什麼時候爆炸?

太陽是銀河系中的3000億個恆星之一，這些恆星都是由坍縮的氣體產生的，當氣體雲由於自身的重力收縮或坍縮時，雲中原子的移動空間越來越小。因此導致了雲中的壓強和溫度的升高。

當壓強足夠高可以使氫氣燃燒就會產生新的恆星或者是將氫原子轉變為氦原子，在這個過程中產生的能量會以光子或光的形式釋放。

光子運用自身的壓強來抵抗恆星的引力（輻射壓）從恆星的內核鑽出來，以此來防止氣體雲的坍縮，當光子到達恆星表面並且釋放時，恆星就開始發光了。宇宙中大多數恆星都是在氫燃燒的過程中產生的。

光子離開太陽後不是即刻到達地球，而是以光速移動到達地球，大概需要八分鐘。如果一個壞蛋把一張巨大的耐熱的毯子蓋在太陽上，此刻就無法吃自己的三明治，也無法看我的文章了。

在100億年或更長的時間之後，最終，恆星會消耗完它內核中的氫。到現在為止，太陽消耗了大約一半的氫，這就意味著我們的太陽有足夠的燃料再存在45－50億年。

紅巨星

當一顆像太陽的恆星消耗完它的氫，恆星的核就會進入收縮階段，內核的溫度和壓強會再次升高。

恆星也在內核周圍的地層燃燒氫來加熱恆星的最外層，這些加熱的地層不斷向外擴展，使整顆恆星膨脹，現在膨脹的恆星的表面溫度更低，因為相同的熱量分散在了更大的表面，因此恆星的表面變紅了，在恆星演化階段的恆星被稱為紅巨星，紅巨星膨脹的外緣使其照片看起來模糊。

紅巨星大約是太陽的20－100倍大小，當太陽達到紅巨星階段，它大的可以吞下水星和金星。天文學家並不認為未來紅巨星會吞沒地球或者是危險地逼近地球，但是無論是以上哪種方式，我們都不能再居住在地球上了。

同時紅巨星的內核仍然在收縮，其溫度和壓強會變得很高，以至於恆星開始燃燒氦元素。有時氦元素的燃燒也會發生在叫做氦閃的能量爆發中。紅巨星階段僅僅持續大約十億年或更少。

氦火花-恆星演化的一個很短的階段

在燃燒氦產生碳後，恆星的剩餘壽命就由恆星的初始質量決定，更多大質量的恆星會繼續燃燒內核的元素，使內核不斷收縮到下一個重元素開始聚變。大質量的恆星會順著化學元素周期表的元素不斷地發生聚變直到產生最重的鐵元素，內核的聚變就不再需要吸收能量 。鐵核是不穩定的，最終會導致一場巨大的迅速的爆炸，叫做超新星爆炸。

超新星產生的光比1000億個恆星產生的光都亮。基於我們銀河系中恆星的數量以及恆星的壽命考慮，我們預料在恆星到達鐵核階段之前，銀河系中每100年都會發生一場超新星爆炸，你見證過嗎？

小質量恆星比如太陽，將不會達到足夠的溫度繼續燃燒超過氦的元素，在紅巨星階段，恆星的外層會膨脹然後被大風吹離，電離的氣體形成了恆星周圍漂亮的光環，這個光環叫做行星狀星雲，雖然它們和行星無關。

一旦氦燃料耗盡，我們的太陽就會變成白矮星，再也無法產生能量，白矮星十分緻密，一勺量的白矮星有5.5噸重，和地球上一頭大象的重量相當。儘管它們不能通過聚變產生能量，白矮星依然可以發出光，由內核產生的光子持續發射到白矮星的表面，這個過程會花費幾千億年的時間。最終白矮星消耗完能量，只剩下一個緻密的黑核，也就是黑矮星，然而宇宙並沒有140億年的歷史，所以現在沒有恆星會變成黑矮星，如果白矮星處在一個雙星系統中，換句話說就是白矮星和另一顆恆星繞著同一個中心運動。

那麼白矮星依然有機會發生超新星的爆炸。如果一顆密度非常大的白矮星從附近恆星那裡吸走了物質，那麼白矮星最終的引力會超過它自己所能承受的。一顆白矮星所能承受的最大引力質量是太陽質量1.4倍，天文學家把這個極限叫做錢德拉塞卡極限。一旦白矮星的質量超過了這個極限，一些失控反應就會隨著恆星物質的坍縮而產生，並最終導致一場巨大的超新星爆炸。

超新星對生命的存在十分重要，這裡有兩個原因。

如果沒有超新星爆炸將其送入太空的話，恆星內核聚變的所有元素對我們沒有任何用處。我們提到在化學周期表中超過鐵的元素不能再恆星內部發生聚變，因為聚變反應是吸收能量而不是產生能量，比鐵更重的元素是由其他原子高速碰撞產生，也是高能量超新星爆炸的副產物。就像著名的天文學家Carl Sagan說的那樣:"我們是由恆星物質組成的。"

黑洞是如何產生的？

如果一顆恆星的質量足夠大，超過了太陽質量的20倍，那麼超新星爆炸後留下的內核就會形成一個黑洞。系。形成黑洞的恆星內核非常緻密以至於沒有光可以逃離黑洞。任何進入黑洞表面的東西都會永遠陷入事件視界。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3.quickanddirtytips-一個沒有天賦的人- Sabrina Stierwalt

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