太阳什么时候会死?

小夏 科学 更新 2024-03-07

**10,000 粉丝奖励计划 如果你担心太阳什么时候会死去,不要害怕:那一刻是数十亿年后的事情。

太阳为地球上的生命提供动力,没有这颗恒星,我们就不会在这里。 但即使是恒星的寿命也是有限的,总有一天我们的太阳会死去。

不过,你不需要担心这种太阳死亡。 像所有恒星一样,一个搅动的核聚变引擎为太阳提供燃料,它仍然有很多燃料——大约50亿年的燃料。

太阳将在大约50亿年后开始死亡,届时它将耗尽氢气。

太阳将以白矮星的身份结束它的生命。 作为一颗白矮星,它本质上是一颗死星,已经耗尽了它能够燃烧的所有核燃料。 作为一颗白矮星,它慢慢冷却并逐渐消失,变得越来越冷。 这是包括太阳在内的低质量恒星的最终状态。

虽然太阳的大小是地球的一百万倍,但白矮星的大小与地球差不多。 大多数白矮星将由一种称为电子简并物质的特殊超致密物质状态组成。 这是一种所有电子都处于最低能量状态的状态。

作为一颗白矮星,我们太阳的核心主要由碳和氧组成,它们是燃烧氦的残余物。 在这个核心周围会有一层薄薄的氦气,这将是氦气燃烧的残余物。 外层将包含一层薄薄的未燃烧氢气。 一些白矮星没有这个外层氢层,因为氢在演化过程中的热核燃烧是完全的。

当太阳死去时,地球甚至可能不存在。 太阳正在慢慢膨胀。 大约50亿年后,太阳将进入红巨星阶段。 在这个阶段,太阳从核心燃烧氢气过渡到核心周围燃烧氢气,氢气通过氢气燃烧转化为氦气。

能量产生急剧增加,迫使恒星膨胀200多倍以达到新的平衡状态。 通过盖亚航天器的距离测定,理论建模和观测表明,当太阳达到最大尺寸时,它可能会吞噬地球。

在太阳到达AGB(渐近巨星分支)顶端的某个时刻,氦燃烧将开始。 在像太阳这样的恒星中,氦燃烧是通过热脉冲发生的。 在每个脉冲中,太阳都会经历质量的显着损失。

然而,太阳在其整个生命周期中一直在经历质量损失。 在目前的太阳中,这种质量损失率非常低,正如太阳风所证明的那样。

即使是现在,地球也在失去水分。 与到达地球的太阳风中的紫外线辐射场和粒子的相互作用正在使我们高层大气中的水解离。 特别是轻氢,可以逃脱地球的引力。 先前太空任务和哈勃太空望远镜的观测显示,地球周围有大量膨胀的氢云(外逸层)。 据估计,地球将在十亿年内失去大部分水,与火星非常相似。 即使太阳没有吞噬地球,在其演化后期增加的光度和强烈的恒星风也会剥离或沸腾任何剩余的大气层或海洋。 如果地球能够生存下来,那将是一颗围绕白矮星运行的岩石煤渣。

最大的问题是,“外太阳系中的气态巨行星会发生什么”? 在太阳演化的后期阶段,质量损失的增加肯定会剥离木星、土星、天王星和海王星的外层大气层; 没有详细的计算,很难说到什么程度。

同样,它取决于恒星后期发生的实际质量抛射。

演化和热前白矮星的快速质量损失阶段。 炽热的前白矮星,在恒星包层和行星状星云阶段抛射后仍然存在,其核心温度为100,000 K或更高,风速超过2000 km / s。 话又说回来,这些气态巨行星中的任何一个都能幸存下来吗? 如果他们这样做了,他们只会是曾经的鬼魂。

从正常演化和喷射的行星状星云中喷出的物质将使星际介质中富含氢和氦燃烧过程产生的重元素。 这将产生碳、氮和氧,以及钡、锆和钛等工艺元素。

这种富含物质的云与其他恒星的云结合形成密集的云,然后可能会坍塌形成下一代恒星。

显示恒星聚变和引力之间平衡的图表。 (*nasa)

像太阳这样的恒星是在巨大的气体云(主要是氢和氦)变得如此之大以至于它在自身重量下坍塌时形成的。 坍塌气体中心的压力如此之高,以至于热量达到难以想象的水平,温度如此之高,以至于氢原子失去了电子。

然后,这些暴露的氢原子融合成氦原子,这种反应释放出足够的能量来抵抗强大的重力压力并导致气体云坍塌。 引力和聚变反应能量之间的斗争为我们的太阳和银河系内外的数十亿其他恒星提供燃料。

但是在大约50亿年后,太阳的氢气将耗尽。 我们的恒星目前正处于其生命周期中最稳定的阶段,大约在太阳系形成以来的45亿年前。 一旦所有的氢都用完了,太阳就会从这个稳定的阶段生长出来。

由于核心中没有氢可以融合,聚变氢的外壳将在充满氦气的核心周围形成,天体物理学家Jillian Scutder在《对话》的一篇文章中写道。 重力将接管,压缩核心并允许太阳的其余部分膨胀。

我们的恒星将变得比我们想象的要大——大到它将环绕包括地球在内的内行星。 到那时,太阳将成为一颗红巨星,将在那里停留大约十亿年。

然后,外核中的氢将被耗尽,留下大量的氦气。 然后,这种元素会融合成更重的元素,如氧和碳,在反应中不会释放出那么多的能量。 一旦所有的氦都消失了,引力就会接管,太阳就会缩小成一颗白矮星。 所有的外部物质都会消散,留下一个行星状星云。

当一颗恒星死亡时,它会向太空中喷出大量的气体和尘埃——称为它的包层。 包络层可以达到恒星质量的一半,“英国曼彻斯特大学的天文学家Albert Zijlstra在一份声明中说。 “这揭示了恒星的核心,在恒星生命的这一点上,它正在耗尽燃料,最终关闭并最终死亡。

天文学家估计,太阳在爆发和死亡之前大约有70亿到80亿年。 无论哪种方式,到那时,人类很可能早已不复存在。

我们的太阳质量不足以在死亡时产生一颗恒星**,称为超新星,它永远不会成为黑洞。

为了产生一颗超新星,一颗恒星需要大约10倍于太阳的质量。 在那之后,这种大小的物体会形成一个致密的恒星尸体,称为中子星。

要离开黑洞,超新星必须发生在质量约为太阳20倍的恒星中。

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