恒星也逃不過衰亡的命運,它一生需經歷什麼?揭秘恒星的生命周期

天空之城 2023/01/18 檢舉 我要評論

世界萬物瞬息萬變,任何生命都會在時間的流動中從誕生邁向逝去,就連在云層之上的那片「星空」也不例外。

恒星—這個構成宇宙的重要組成部分,在人類狹隘的認知中,它的生命似乎是永恒的,當然,這與人類短暫而不值一提的生命周期相比的確如此,只是即便是恒星也如人類一般,逃不過逐漸邁向衰亡的命運,那麼,在它漫長的一生中都曾經歷過什麼?又是因為什麼它才不可避免的走向逝去呢?

恒星的誕生

無論是恒星還是行星,它們的起源都來源于一團巨大的塵埃氣體云,也被稱為「冷云」,無數生命就是從這里開始。

恒星的形成需要氫氣、引力與時間,150億年前,由于宇宙中所有物質高度集中引發了一場大爆炸,之后,太空中漂浮著漫無目的的「冷云」,即無數星辰組成的氣體云。

這些氣體云分布并不均勻,但它們在牛頓的不可抗萬有引力的作用下,吸引身邊的其他氣體一起形成一團致密區域,形成原恒星。

原恒星的質量非常之高,它們聚在一起會越變越大,越變越多,當原恒星的質量突破一個臨界點后,就會向內發生引力坍塌,緊接著原恒星開始升溫,同時重力會使它們更緊密地「抱」成一團,坍塌后形成的氣體球中心越來越熱,其溫度已經高達100億攝氏度,高溫下質子間互相吸引互相碰撞,氫原子形成氦原子,核聚變就此形成,而恒星就誕生于此。

核聚變反應會釋放出能量,這些能量從恒星的核心內部向外流動,其中一部分會變成光出現在恒星的表面,我們通過一些高清圖像捕捉到的「星星」的本體其實就是「發光」的恒星,年輕的恒星周圍圍繞著一圈光環,它們的學名叫塵埃環,是由宇宙中的塵埃和氣體構成的,同時也是形成行星的條件,新生恒星會從塵埃還中汲取生存的養分,不過圍繞恒星的塵埃環沒有行星的多。

恒星一般會「抱團」誕生,它們相當于一家人,也就是星團。

質量太小的星團如果沒有引力就會被溶解,剩下的恒星將與星系中的恒星混合,大部分的恒星游蕩在星系中,處于一種獨立生存卻不穩定的狀態,這就關聯到剛才我們在文章前面中提到的:在引力作用下,不管是什麼物質都會被互相吸引互相碰撞。那麼恒星會不會再重蹈覆轍呢?

恒星的衰亡

恒星通過不斷地燃燒氫來實現核聚變,氫高到一定程度后會變成氦,當氦聚在恒星內部時,恒星會輻射出非常多的能量,在核心內部會產生一股推力,這股推力會和萬有引力達成一種微妙的平衡,恒星會逐漸趨于穩定,同時進入主序階段,這個階段將占據恒星整個生命周期的90%。

主序階段有點像我們人類的青壯年時期,意思大概是恒星已經處于一個非成長期而邁入成熟穩定的階段。

用我們都很熟悉的太陽為例,太陽在形成后,內部啟動氫核聚變,在這之后太陽會持續地發光發熱,這個階段就叫主序階段,我們賴以生存的地球之所以有白天黑夜,都是因為我們現在正處于太陽穩定的主序階段時期。

據悉,太陽已經有45億年的歷史,而未來也將會持續燃燒50億年左右,短時間內不會「逝去」。

不過太陽在60億年后會進入紅巨星的階段,紅巨星是什麼意思呢?

還是以人類為例,青壯年時期結束后就邁入了老年時期,恒星逐漸消耗完自己的能量后,就會進入老年期,也就是紅巨星階段。

恒星能活多久,主要依賴于它的質量,質量大的恒星引力也很大,這會使它們的核心變得非常熱,同時會消耗恒星內部巨大的能量,當氫原子能量消耗的差不多的時候,它原先從內部產生抵抗萬有引力的推力也將逐漸變弱,核心變小了,再度重回的引力會不斷壓縮恒星的核心,恒星不斷升溫,并開始熔合氦,產生新的核聚變。

隨著恒星不斷向外膨脹,體積增大,它不再散發高溫,而是逐漸冷卻,周身耀眼的光也變成了刺目的紅色,也就是我們所說的紅巨星。

紅巨星時期的恒星要比主序階段的恒星看起來大得多,以參宿四為例,它離地球大約有640光年的距離,這種大質量的恒星比太陽要大上十幾倍,假如參宿四處于太陽系的中心位置,以它的影響力,足以吞噬所有內行星的軌道,成為所有行星都避之不及的可怕存在。

恒星進入紅巨星階段后,還有可能逆轉嗎?

其實進入紅巨星階段的恒星,無論是外觀還是體積都已經區別于主序階段的自己了,即便它找到了新的燃料來源氦,獲得了短暫的穩定期也是如此,用不了多久,它仍然會無可避免的邁向衰亡。

只不過不同的是,在恒星的生命周期中,它有三種不同的結局:超新星爆炸、變成中子星、變成黑洞。

恒星的結局

目前已知恒星有三種結局,在引入結局之前,它們會被分入兩條通往不同的結局的道路。

一是小質量恒星,比如為人類提供熱能的太陽,據科學家們的研究結果顯示,目前已知宇宙中最大質量恒星生命只有幾百萬年,像太陽這種小質量的恒星,其核心熱度比質量大的恒星要低許多,能量消耗慢,生命卻被拉長到億萬年。

這樣的恒星也被稱為紅矮星,這類恒星最長的壽命可能能達到1000億年以上。

它會在自身重量下崩塌變成白矮星,在漫長的歲月長河中,它因為體內不能產生能量而默默消失,在之后,它會變成黑矮星,在宇宙中失去光芒,陷入沉寂。

大質量的恒星是熾熱的,擁有高溫和巨大的能量。

早期時,這類恒星會形成重原子,它會利用氧、氦、碳,和不可抗力的萬有引力頑強對抗,只有這樣大質量恒星才能拉長自己的主序階段。

不過它這樣做也不過是徒勞的消耗能量罷了,一切早在開始時就已經注定了它們各自的命運,當大質量恒星燃燒到最后只剩下鐵時,它就不會有下個階段的「進化」,也失去了和引力對抗的中堅力量,它開始快速塌縮,甚至略過了白矮星階段,產生超新星爆炸。

超新星爆炸的瞬間會產生巨大能量,在那一刻,這顆失控的恒星也迎來了自己此生中最亮、最醒目的一刻,它在那瞬間所引發的光亮甚至比千億顆太陽還要刺眼。

不過它就像曇花一現,很快消失,在爆炸中,恒星還會產生金、鉛、鈾等元素,我們人類在地球中所能挖掘的核能其實就是恒星在超新星爆發時的能量。

那麼它的結局是泯滅嗎?正確也不完全正確,因為超新星爆炸之后還會產生兩類物體,而它有可能是黑洞,也有可能是中子星,形成黑洞的因素是恒星的質量相當于20個太陽質量。

這張蟹狀星云拍攝的就是超新星爆炸后的狀態,它看起來很亂,顏色瑰麗,很難讓人相信這是一個恒星逝去時才爆發出的美。

這張是貓眼星云,它在爆炸前,其質量大小和太陽差不多,如果未來太陽進入紅巨星階段,那麼有朝一日,它的結局大概也會像這張圖片上所展示的那樣,散發著迷人的危險。

不過恒星的消亡并不意味著真正的結束,正如終點意味著新的起點一般,在超新星爆炸之后,會形成中子星或黑洞,在爆炸后的廢墟之中,也會孕育出新的生命,新一輪恒星誕生,再度拉開新的序幕。

而在超新星爆炸中,瑣碎的物質碎片會在太空中漫游,慢慢地會被其他星體吸引,再成為它們身邊圍繞的一員。

不過它們也并非毫無用處,在漫長的漂流中,它們會和原始星云混合在一起,它們之中大多數都是重元素,星云不再只有氫和氦,它被其他元素「污染」,也正是這種污染,使宇宙中出現了更多的生命、自然現象、能源,一些被污染后的星云同時也被引力擊潰、塌縮,產生核聚變,再度孕育出新的恒星與行星,宇宙如同一座巨大的輪盤,不斷重復逝去與新生,直到這些物質不斷在宇宙中循環復生到再無產生的時機,宇宙也將迎來它的終結。

生命的進化

生命是宇宙物質演化的最高級形式。宇宙萬物都有其開始與終點,恒星的爆炸為人類提供了誕生的誘因,它于宇宙而言,其實不算奇跡,只能算是一個偶然,可正因偶然,我們才得以在地球上生存,享用自然的一切。

從古至今,人類都被一個疑問困擾,那就是除了人類之外,是否還有其他高智慧生命體存在?這樣的偶然還有多少?

這個問題直到現在還沒有答案,但相信在不久后的未來,我們或許也會在偶然之間觸碰到與人類相似的種群,收到來自其他生命體的問候,證明人類不是孤獨的存在。

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