当前位置: 华文世界 > 科学

在浩瀚的宇宙中,有没有恒星已经演化成了太阳在50亿年后的样子?

2024-08-04科学

宇宙中的万物皆非永恒存续,太阳亦如此。据科学家推断,约50亿年后,太阳因其核心「燃料」耗尽而将趋于毁灭,那时太阳会演变为体积巨大的红巨星,同时,太阳还会出现骇人的「氦闪」,其在瞬间释放的能量可达太阳常态的上亿倍。

此后,太阳终将演变为一类特殊的恒星——白矮星,该恒星密度颇高(达 10 吨/立方厘米),其核心核聚变停止,仅依原有温度发光,且会随时间推移愈发黯淡。

那么,问题随之产生,于广袤的宇宙内,是否存在已演变为太阳五十亿年后形态的恒星?答案无疑是肯定的。

于室女座方向距地球约 413 光年之处,存有一颗白矮星,科学家命名其为「SDSS J1228 + 1040」。初步观测资料显示,该白矮星质量约为太阳质量的 70%,且在其周边,存在着一个稀有的「碎屑环」(见下图)。

在进一步的研究进程中,科学家凭借甚大望远镜(VLT)、加那利大型望远镜(GTC)等观测设施,针对「SDSS J1228 + 1040」的「碎屑环」展开了长时间观测。借助「多普勒层析成像技术」,科学家察觉到在该「碎屑环」内,另有一天体存在,而后将其称作「SDSS J1228 + 1040b」。

分析结果显示,「SDSS J1228 + 1040b」与其主恒星相距约50万公里,直径处于600至720公里区间,密度至少为7.7克/立方厘米,至多可达39克/立方厘米,此密度恰在如地球这般的岩石行星核心密度范畴内。

因而一个合乎情理的推断为,在并非久远的往昔,「SDSS J1228 + 1040」原是一颗处于主序星时期的恒星,当其因核心「燃料」用尽而趋向灭亡之际,其体积剧烈膨胀,其后更出现了「氦闪」。

这一系列变动致使与其距离较近的行星皆遭毁坏,当下环绕其四周的「碎屑环」实则为这些行星的残余物,至于「SDSS J1228 + 1040b」,极有可能是一颗岩石行星留存的行星核心。

必须指出,「SDSS J1228 + 1040」的被发现,使人们对太阳系的未来产生忧虑,当下我们唯有期望,在该情况出现之前,人类起码应当拥有能够在太阳系之外维持生存的科技能力。

在此或许有人会提出疑问,既然五十亿年后太阳的消亡是由「燃料」耗尽所致,那么届时太阳为何还会膨胀,且会出现「氦闪」现象呢?其能量又源自何处?让我们继续探讨。

太阳并非整体均处于「燃烧」状态的巨大火球,事实上,太阳的能量源于其内部的核聚变反应,不过在太阳内部,仅有核心区域的物质能够进行核聚变。

如上图所示,太阳内部有一「辐射区」,太阳核心所产生的能量经此持续向外传递,因「辐射区」的存在,太阳外层物质难以进入太阳核心区域,故而在太阳整个主序星时期,仅会消耗其核心区的「燃料」。

太阳处于主序星阶段时,其「燃料」为氢。因太阳核心的温度与压强无法促使氦发生核聚变反应,所以当太阳核心的氢完全聚变为氦时,其内部会丧失抵抗自身重力的能量,进而导致太阳体积收缩,致使其内部温度与压强急剧上升。

在此种情形下,原本处于太阳核心外部的氢会因满足反应条件而产生核聚变,其所形成的高温会致使更外层的氢进行核聚变,恰似太阳核心的外层被「引燃」,故而可将此称作「氢壳层核聚变」。

「氢壳层核聚变」于短期内会迸发出海量能量,致使太阳的外层物质被「吹拂」而起,由此太阳的体积会急剧扩张,进而转变为红巨星。

另一方面,太阳核心由于缺乏能量抵御重力,会持续坍缩,致使温度与压强不断上升,在其核心最深处,众多的氦会逐步被压至简并态。

鉴于简并态物质具有极高的密度,且其体积大体上不受温度变化左右,所以当太阳核心温度满足氦聚变的要求时,会引发极为短暂的失控热核聚变,从而在须臾间释放出巨大能量,此即为「氦闪」现象。