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宇宙基础:恒星的诞生与死亡!

作者:宇宙蛋

宇宙的基础

星星是宇宙的基础,它们又大又热,构成宇宙的同时也统治着宇宙。星星的一生漫长而又绚丽,它们生于暴力,又死于史诗般的爆炸。我们体内的每一个原子都来自原始星辰的爆炸,来自恒星们炽热的内核。如果在没有污染的农村,我们可以看到将近3000颗星星,这些星星都是恒星。但在我们所处的银河系仅仅是九牛一毛而已,光银河系就有超过1000亿颗恒星,而在目前可测的宇宙空间,就存在有超过1000亿个河外星系。

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宇宙中的恒星比地球之砂砾都要多。大多数恒星离我们非常遥远,但是有一颗恒星离我们很近,那就是太阳,早期对恒星的所有认知都来自这个好邻居。近46亿年来,这个巨大的气体球照耀和统治着地球万物,太阳大到足可以容纳100万颗地球,太阳直径约为160万公里,然而天外有天,与其他恒星相比,太阳的确微不足道。例如,海山二这颗巨大的恒星,是太阳的五百万倍大。又如,猎户座的参宿四,又是海山二的300倍大。接下来提到的是大犬座VY星,是目前已知的最大恒星,是太阳的10亿倍大。恒星燃烧时会发出不同颜色,红色、黄色或者蓝色。有些恒星是单身,周围只有它一个,有些则有对象,成双成对。亿万颗恒星汇聚成巨大的星系。星系又组建成了整个宇宙。

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恒星的诞生

恒星是宇宙的基础,它们各不相同,但是它们的形成过程大体是相同的,都是由称做星云的气体和尘埃组成。宇宙的神秘不在于你看到的,真正的神秘藏在黑暗中,黑暗中充斥着气体和尘埃,恒星就诞生于这里。如果人类想观察到恒星诞生这个神秘的过程,就需要透过密集的尘埃云,于是2004年,美国宇航局发射了斯皮策太空望远镜。该望远镜很巧妙,它通过观察热量来透过尘埃云,由此,我们观察到了神秘的恒星诞生过程。

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通过巨大的热量,小团的氢气受热升温,一块块尘埃或者气体受热发光,它们在引力的作用下聚集起来。恒星诞生三要素,氢气、引力和时间。当物体受力挤压缩小,体积足够小时温度必然升高。就像我们给车胎用气管充气,只要你打的足够快,气管外壁会发烫。由此开始经过数十万年,尘埃云在引力的作用下不断向内压缩,靠近,密度越来越大。一个直径远远大于太阳系的盘状的庞大旋涡成型了,而中心在引力作用下,诞生了高密度、高温度的球体。当压力达到一个点,中心的气体被挤压从两侧成柱状膨出,可达几亿光年之远。在高压作用下,再经过五十万年,这颗新生的恒星,会越来越小,中心的气体原子在高温下不断聚变并且释放能量,最终,一颗真正的恒星诞生了!之后的数百万甚至数十亿年它会一直发光发热。那么它的燃料是什么呢?怎么能燃烧如此之久呢?

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你想的没错,氢的核聚变反应,恒星内部无时无刻都在进行核聚变。而核聚变的背后需要强大的引力支持,所以恒星都是庞然大物。引力在内部挤压恒星,由此有了温度,之后温度加热了氢原子的速度,使其无法躲避彼此,碰撞形成了氦原子,而氦原子的质量比氢原子轻,此时的质量在燃烧时转化为了能量,光和热由此而来。恒星内部的能量相当于每秒十亿颗原子弹的能量。那么恒星为何没有被炸开呢?原因还是引力,庞大的引力将炸出去的部分又牵引了回来。恒星是究极的平衡之道,其散发出的光和热是毁灭与重组的完美表现。

宇宙的神奇还在于,我们所看到的星辰,是它的光穿越了遥远的距离来到我们的眼睛,而它们出发的时间可能是几百万年前,甚至是人类诞生前。即使离我们最近的太阳,它放射出的光线也需要将近10分钟才能到达我们身边。太阳内的氢原子核聚形成氦原子时,会产生光子。这种光子从产生到发射到恒星表面也需要相当长的时间,因为在内部还会受到其他原子或质子或中子的影响,在内部疯狂游荡。等到了太阳表面,竟然已经经历了几千年的时间。然后只需要短短八分钟,它们就到达了地球。

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恒星的老去

我们现在已经知道了恒星的诞生,以及恒星散发的光和热形成的原因。那么恒星老去又是怎样一番情景呢?

据科学家们计算,太阳每秒燃烧6亿吨氢能源,整个太阳最多将在几十亿年后燃烧殆尽。在这个过程中,太阳并不是越来越小,而是不断膨胀的。因为内部以氢能源为燃料的核聚变不足以和内部引力抗衡,此时平衡就被打破了,内部引力会变的相对强大,恒星被引力挤压收缩,此时核聚变会更加暴躁,对外层气体加热,导致外层膨胀。

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所以直径139万2千公里的太阳可能到时候变成1亿公里。那时候的太阳称为红巨星。想想就可怕,当日出时,你看到不再是圆圆的黄金盘,而是烧红的圆锅底,海水沸腾,山峰融化,地球变成干裂的无人星球。直到这颗红巨星将地球完全吞没。

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此时的红巨星也是泥菩萨过河,自身难保。因为这颗红巨星极其不稳定,内部也在自我毁灭,它的内核变得极不稳定,当内部的氢原子燃烧殆尽后,它会继续燃烧氦原子产生碳,并释放出强大的能量波,将红巨星外层分离。最终,红巨星会剩下一颗孤单的内核,那时的它,被称为白矮星。

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这之后在经历漫长的岁月后,它就会黯淡下去,变成一颗黑矮星。