天文科普:恒星终会熄灭,它周围的行星会怎样?会有多种不同的结局
来源:科学信仰
发布时间:2022-06-01
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宇宙中存在着各种各样的天体,有强大的黑洞、中子星,能够发光发亮的恒星,此外还有大量的行星、矮行星、小行星以及行星的卫星等等。

太阳是一颗能够发光发热的恒星,而地球则是一颗围绕太阳运行的行星,除了地球以外,太阳系中还有其余的七颗行星。有趣的是,恒星并不是恒存永续之星,反而倒是地球这样的行星才没有理论上的寿命限制。这就有点问题了,我们知道包括地球在内的所有太阳系天体都是在太阳的引力作用下才得以有序运行,而太阳作为一颗恒星,终有一日会熄灭,到时候围绕它运行的行星们又将面临怎样的命运呢?在宇宙之中,恒星的质量存在着很大的差别,而不同质量的恒星将会给周围的行星带来不同的结局。


太阳是一颗黄矮星,而在宇宙中还有很多比太阳小得多的恒星,我们称之为红矮星。

红矮星因为本身质量小,所以内部的核聚变相对和缓,发出的光度相对较低,不过也正是因为如此,红矮星的寿命要比那些大质量的恒星长得多,它们的理论寿命可以达到数百亿年,乃至上千亿年,目前宇宙中最为久远的红矮星的寿命与宇宙年龄是相等的。红矮星凭借自己温和的体质,不仅延年益寿,也许诺给了它周围的行星一个美好的未来。在数百亿年之后,当红矮星的燃料耗尽,它并不会进行什么绚丽夺目的表演,它会慢慢地悄然熄灭。

红矮星的熄灭并不会给周围的行星带来太大的影响,这些行星会继续运行在这颗熄灭的恒星周围,只不过从此不再有些许光亮。

像太阳这样的黄矮星,并不会甘于悄然落幕,随着氢元素的耗尽,氢核聚变减弱,向外的辐射扩张压降低,于是整个恒星的内部压力和温度会迅速提升,于是氦元素的聚变被点燃了,从此恒星将有氢核聚变阶段进入到氦核聚变阶段。此后恒星内部的核聚变会不断向更重的元素推进,至于最终能走到哪一步,这取决于恒星的质量大小,像太阳这样的恒星,内部的聚变大概会进行到碳或氧为止,在这一过程中,太阳的体积会不断膨胀,成为一颗红巨星。


太阳的体积会膨胀多少?

大概恰好能够吞没地球轨道,也就是说水星、金星以及地球,最终都会融入太阳,而地球轨道外侧的五颗行星则能够幸免于难。最终太阳会在核聚变彻底终止之后坍缩为一颗密度很大的白矮星,然后便开始了漫长的冷却过程,如果时间允许,在上百亿年之后,它会最终冷却为一颗黑矮星,而没有被其吞没的行星,有些会依旧陪伴在它的身旁,而有些则可能因为引力的改变而变为一颗流浪行星。如果一颗恒星的质量在太阳的8倍以上、30倍以下,那么它将会有一个极为绚丽的落幕,因为它内部的核聚变将会一直被推进到铁元素。

铁元素是恒星聚变能够达到的最后关卡,因为铁元素的聚变会由释放能量转为吸收能量。

所以在这一时刻,恒星聚变所产生的向外的辐射扩张压将会彻底消失,整个恒星将会向中心急剧坍缩,在达到一定阈值的时候会出现反弹,于是一瞬之间海量的能量被释放了出来,极为广阔的宇宙区域都将被点亮,这一过程就被称之为“超新星爆发”。爆发过后,它将坍缩为一颗中子星。超新星爆发是一种极为剧烈的天体活动,不仅围绕这颗恒星运行的行星会被这股能量所摧毁,就算是位于50光年之外的行星,生态环境也会因为这股能量的冲击而被破坏殆尽。

如果一颗恒星的质量超过了太阳质量的30倍,那么情况又会有些不同。

它的聚变活动同样会进行到铁元素,之后也会发生超新星爆发,不过最后的产物并不是一颗中子星,而是黑洞。黑洞是宇宙中已知的最强大的天体,它会吸引并吞噬掉周围的一切物质。所以这颗恒星周围的恒星,先是会在恒星的膨胀过程中被吞噬,没有被吞噬掉的会在超新星爆发的过程中被摧毁,而摧毁后的残渣最终会归于黑洞。当黑洞的周围再没有任何物质可以吞噬,黑洞周围的吸积盘便会失去光亮,于是黑洞便成为了一种完全隐形的天体,因为在黑洞视界之内逃逸速度超越了光速。



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