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太阳死亡后会变成什么?

2023-07-17 18:34 作者:你好太空2022  | 我要投稿

恒星一生需要经历三个阶段,:星云融合的“原恒星”阶段;开始氢聚变后的“主序星”阶段,以及氢聚变结束后“死亡”阶段。

(图:海上日落 来源:NASA)

而主序星阶段会占据恒星大约90%的寿命。太阳的主序星阶段大约会持续一百亿年,直到所有的氢元素聚变为氦,太阳将会发生坍缩,它的生命也将走向尽头。

太阳死亡之后会变成什么,太阳系会有什么变化?

1、吞没水星

当太阳内的氢元素全部转化为氦元素,核聚变渐渐平缓,产生的能量也不足以对抗自身内部的引力,太阳将走向生命的末期,巨大的引力会使得太阳坍缩

这样的坍缩会使它内部的温度再一次升高,压力也再次增大,直到太阳内核的温度和压力大到足够氦元素产生聚变,生成碳元素,这时,一颗崭新的红巨星就诞生了,它外层的氢元素会被新一轮聚变产生的能量抛至数千公里外,直到吞没整个水星轨道

图:膨胀的红巨星吞噬了近轨道行星 来源:James Gitlin/STScI AVL

2、从红巨星到白矮星

红巨星也并不是太阳的最终形态,氦聚变的时间远小于氢聚变,当所有的氦都变成碳元素时,太阳会再次坍缩,并再次向外抛射物质,而这一次,它将会吞没整个地球轨道,这个过程大约会持续十亿年。

之后,太阳的外层物质被完全喷发,恒星的核心一览无遗,它看起来就像一个已经燃烧殆尽,但仍然炽热无比的煤球。没错,因为红巨星中的氦元素全部聚变转化成了碳元素,因此称它为“煤球”似乎也不为过,而这就是我们所熟知的——白矮星

图:白矮星是致密的恒星尸体 来源:SPACE

3、反常识的白矮星

尽管白矮星的质量与一颗恒星相当,但经历了长期的核聚变和巨大的引力引起的坍缩,它的密度非常大,仅有地球大小。恒星的质量越大,形成的白矮星密度就越高,因此,白矮星并不以个头论英雄,体积越小,白矮星的质量反而越大

坍缩到此,白矮星的温度和压力已经大到能将所有碳元素的电子剥离,形成带电的等离子体,这些等离子体之间的电子产生了强大的静电斥力,对抗自身引力,使得白矮星免于进一步坍缩

它们会在此后数亿年里逐渐冷却、失去光芒,直到被这个宇宙遗忘在无边无际的黑暗之中,除非它的质量超过1.4倍的太阳质量

超过这个质量,等离子体之间的静电斥力也不能对抗天体本身的引力了,它们将会继续坍缩,白矮星也就变成了“Nova”,也就是新星。

图:艺术家对蛇夫座 RS 等新星爆发后的白矮星和红巨星双星系统的想象 来源:DESY / HESS,科学传播实验室


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