恆星的終結時刻

科技 11-01

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花開花落終有時

人有出生、成長、老去、死亡。莊子說過：「日方中方睨，物方生方死。」，意思是太陽剛升到正中，同時就開始西斜了；一件東西剛生下來，同時又走向死亡了。人們至今不明白自身存在的意義，甚至有人說人活著就是為了等待死亡。這或許是一個消極的說法，但宇宙中的萬物都不可避免有終結之時（在時間維度上）。

有些恆星壽命有萬億年之久，但當它們燃料耗盡時，也會迎來生命的終結。每顆恆星根據質量不同結局也有所不同：可能變成白矮星、中子星、黑洞等緻密星，也可能是完全摧毀——超新星爆炸（需要星球質量是太陽的八倍以上）。

我們的太陽將在40億左右的歲數走向終結，它將膨脹，變紅（在此過程中地球也將燃燒），不斷向外拋射物質變成一個行星狀星雲，最終死去成為白矮星。

哈伯太空望遠鏡拍攝的天狼星聯星系統，在左下方可以清楚的看見白矮星天狼伴星（天狼B）。

來源： wiki

恆星的一生

要了解恆星是如何工作的，我們來想像一個系統：當重力增加一點時，帶來的壓力增加會提高核聚變的強度，這反過來又會釋放更多能量，從而防止重力崩潰。相反，當核聚變強度略微提升時，星球的膨脹會減小重力從而降低內部的壓力水平，使核聚變趨於冷靜。

哈伯太空望遠鏡拍攝的天狼星聯星系統，在左下方可以清楚的看見白矮星天狼伴星（天狼B）。

來源： wiki

這個平衡會持續數百萬甚至數億年——直到結束。

只要燃料是足夠的，恆星就能得以運轉。恆星在內部核心是惰性氣體氦，一旦氫氣耗盡，也就是當核心到達約1億攝氏度時，氦本身也開始燃燒。燃燒重新開始，但氦不如氫的高效，很快氦會被燃燒殆盡。恆星或許會燃燒氫氣維持數億年，但燃燒氦氣帶來的壽命延續不過一百萬年。

氦氣融合的產物是碳和氧，同樣的情形再次播放，但溫度更高時間更短。一旦氦氣被吸干，核心就會坍塌，並且溫度會提高到10億攝氏度，從而使燃燒繼續。接著，在大約30億攝氏度時，硅開始在核心燃燒，產生鐵。周圍包圍著氧氣，氖氣，碳，氦氣和氫氣——像洋蔥一樣，星球的核心變得渾濁。

終結時刻

問題在於，鐵的燃燒會吸收而不是釋放能量。重力不斷坍塌，鐵原子被擠在一起。在不到一天的時間，經曆數百萬年的平衡後，恆星變成了一個堅實的鐵核，一切都變得混亂不堪。再在幾分鐘之內，強烈的重力壓力將電子擠進鐵核，將質子轉化為中子。小而密的中子核有能力抵抗重力的壓力，不是通過釋放能量，而是通過上述的稱為簡併壓力的作用。

電子簡併壓力在恆星質量未超過錢德拉塞卡極限（1.38太陽質量）前能阻止核心的塌縮，這就是阻止白矮星崩潰的壓力。質量超出這個極限而又沒有燃料可以進行核聚變的恆星，將會因為電子提供的簡併壓力不足以抵抗重力，而繼續塌縮形成中子星或黑洞。

2017年10月16日，國際天文界宣布人類首次觀測到雙中子星合併產生的引力波。