我們的太陽系從何而來,又去往何處呢?
這個問題起初困擾了科學(xué)家很久,不過隨著天文技術(shù)的發(fā)展,我們似乎發(fā)現(xiàn)了一個宇宙的輪回。
距離我們1400光年,有一片美麗的星云ESO 577-24,它呈現(xiàn)少女般的粉紅色。
宇宙中的星云是直徑最大的天體,它們能輕易超過10光年。
然而很少有人知道,看似壯麗的星云,其實是一座恒星的墳?zāi)埂?/p>
同時,它也是下一顆恒星的搖籃。
粉紅色的ESO 577-24 星云
星云是什么?
它是如何誕生的?
又是如何消失的?
它和我們的太陽究竟是什么關(guān)系?
1400光年外傳來的這一聲嘆息,預(yù)示著我們太陽的死亡!
我們的太陽
星云傳說
NASA拍攝到的宇宙圖片中,點擊率最高的一張叫做“創(chuàng)世之柱”,它位于老鷹星云的心臟位置。
這一次拍攝到的ESO 577-24,規(guī)模遠不如“創(chuàng)世之柱”,不過它距離太陽系的距離比較近,顏色比較可愛。
星云是宇宙中的一種天體,本質(zhì)上是氣體與塵埃的混合物,這些氣體中最多的是氫氣和氦氣,此外還混合了一些非金屬、金屬離子。
由于一些原子在星云中會發(fā)生電離,所以星云里面會出現(xiàn)光點,本身還會發(fā)光。
NASA發(fā)現(xiàn)的創(chuàng)世之柱
星云的密度非常小,因為主體是氣體,但是它的質(zhì)量卻非常大,隨隨便便就能比一個恒星系重很多,這是因為它的體積非常大。
星云是宇宙中直徑最大的天體,也是唯一直徑能超過光年級別的存在。
通常情況下,一個星云的范圍有幾十光年。
目前人類還沒有進入過任何一團星云內(nèi)部,最有機會進入的,是太陽系的最外圍——奧爾特星云。
奧爾特星云示意圖
星云內(nèi)部的溫度很低,因此氣體會凝結(jié)成固態(tài),受到其他天體的影響,從而擁有自己的飛行路線。
這些固態(tài)氣體飛行過程中,會發(fā)生電離,產(chǎn)生光,還拖著一根長尾巴,這就是彗星。
星云被認為是彗星的故鄉(xiāng)。
可是,星云這個大的范圍和質(zhì)量,只是為宇宙貢獻彗星,會不會太浪費了,它從何而來,又將去往何處,一直是一個未解之謎,直到人們發(fā)現(xiàn)了星云與恒星的“血緣關(guān)系”。
彗星劃過
星云與恒星
天文學(xué)家們用了最簡單粗暴的方法,比較恒星與星云的成分。
卻意外發(fā)現(xiàn),恒星里含量最多的兩種元素氫和氦,同時也是星云含量最高的元素。
莫非,星云與恒星,有什么秘密?
通過對宇宙恒星的持續(xù)觀察,天文學(xué)家們總結(jié)出了一顆恒星的一生。
幾個恒星的大小比較
恒星誕生于一團星云之內(nèi)。
星云內(nèi)部擁有很多原子,它們之間互相碰撞,開始進行聚合反應(yīng)。
聚變形成的大原子,對其他小原子就有了一定的吸引,于是在此基礎(chǔ)上不斷聚合,氫原子們聚合在一起,就形成了最初的恒星。
這個時候的恒星很小,其沒有形成模樣,它還需要繼續(xù)聚合,直到它的引力再也無法吸引更多的原子為止。
星云中誕生恒星
在恒星誕生的同時,星云中的塵埃們也在各種作用力之下聚合,成為巖石,它們中的一些會圍繞最初的恒星運動,這便是最初的巖石態(tài)行星。
而距離恒星較遠的氣體,無法被直接吸引到恒星內(nèi)部,便會聚合起來圍繞恒星運轉(zhuǎn),這是最初的氣態(tài)行星。
初期的恒星,表面的氫原子聚變反應(yīng)還不穩(wěn)定,會出現(xiàn)忽明忽暗、忽冷忽熱的情況。
當表面反應(yīng)進行得比較均勻后,恒星進入到了自己的主序星時期。
太陽正處于主序星時期
恒星擺脫了初生時候的青澀,變得成熟、穩(wěn)重。
恒星會在主序星時期停留最長的時間,當表面的氫消耗殆盡,它會進入下一個階段——膨脹。
膨脹的恒星會吞噬掉距離它最近的行星,從而瓦解自己的星系,從這一步開始,恒星的結(jié)局就與自己的質(zhì)量有關(guān)了。
質(zhì)量小于8個太陽的恒星,會膨脹成紅超巨星,當膨脹到極限后,就會發(fā)生超新星大爆炸,最后變成一顆中子星或者黑洞。
超新星爆炸
而質(zhì)量小于8個太陽的恒星,會膨脹成紅巨星,它不爆炸,而是坍塌,最后變成一顆小小的白矮星。
不過,無論是超新星爆炸還是紅巨星坍塌,都會將恒星的大部分甩出去,只留下一個內(nèi)核。
被甩出去的外部物質(zhì),主要成分再次變?yōu)榱藲浜秃ぃ鼈円詺怏w的形式,混合著爆炸坍塌中產(chǎn)生的塵埃,成為了一團星云,等待著形成下一個恒星。
所以,星云是恒星的搖籃,同時也是恒星的墳?zāi)?,宇宙的大部分天體,就是這樣經(jīng)歷輪回。
恒星的演化太陽的命運
我們的太陽是宇宙中一顆非常普通的恒星,它現(xiàn)在處于主序星時期,還會熊熊燃燒大約50億年的時間。
在這之后,它便會膨脹成紅巨星,吞噬掉水星、金星、地球和火星。
當紅巨星形態(tài)的太陽消耗完自己的氦后,它就會坍塌,形成一顆冰冷的白矮星。
坍塌出去的物質(zhì),會成為了一團星云,里面的塵埃里,就有曾經(jīng)的地球。
白矮星與中子星
這次新發(fā)現(xiàn)的ESO 577-24星云,引起天文學(xué)家注意的,不是它少女粉的顏色,而是根據(jù)計算,ESO 577-24生前的質(zhì)量與我們的太陽系比較接近,它的結(jié)局很有可能就是太陽的結(jié)局。
我們提前50億年看到了太陽的未來,或許ESO 577-24星云,是來自1400光年外的嘆息,感嘆太陽終將會死亡。
誰能想到今天發(fā)光發(fā)熱的太陽,將在未來變成一顆白矮星,它成為了太陽唯一存在過的證明。
星云是恒星的歸宿可是話又說回來,除了人類,誰會在意一顆普通恒星的衰亡呢?
宇宙以這樣的形式運行了大約140億年,有上億顆恒星來了又走,走了又來,一次又一次輪回,于是構(gòu)成了今天的宇宙。
只能說宇宙太大了,而我們實在是太小了。
那么太陽有沒有可能不走完自己的壽命,突然熄滅呢?
太陽冷卻熄滅
太陽熄滅
理論上講,目前科學(xué)家們還沒有找到能讓太陽突然熄滅的事件,不過我們可以假設(shè)。
太陽如果突然熄滅,地球要8分鐘之后才會知道。
太陽的能量來自于氫原子的聚變反應(yīng),太陽熄滅就意味著它上面的氫原子不再參加反應(yīng),太陽會逐漸冷卻,開始變?yōu)闅怏w星體,成為一顆超大號的“木星”。
對,沒錯,科學(xué)家們猜測,木星是一顆沒有被“點燃”的恒星。
因為一個星云里面會誕生多個恒星,越大的星云形成的恒星就越多。
木星被懷疑曾經(jīng)是一顆恒星
但是,并非每個恒星都能順利進入之后的演化道路。
氫原子的核聚變反應(yīng)也是需要條件的,如果聚合而成的天體,內(nèi)部的能量沒有達到形成聚變反應(yīng)的程度,那么這顆恒星不會“燃燒”,也就沒有發(fā)光發(fā)熱,最后成為一顆冷冰冰的氣態(tài)星球。
所以太陽熄滅后,整個太陽系也就不復(fù)存在,大家圍繞著一顆巨型“木星”旋轉(zhuǎn)。
地球唯一的自然光源,就是夜晚天空中的星星。
這個時候的地球反而成為了整個太陽系最亮的天體,因為人類還可以發(fā)電,照亮黑暗。
地球的燈光
不過這電量產(chǎn)生的光,可能連月球都無法影響。
人類就這樣結(jié)束了嗎?
當然不會,既然太陽的能量是核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的,如果模擬太陽的原理,我們是否能夠制作出人造太陽呢?
答案是能,所謂人造太陽,其實就是可控核聚變。
有了人造太陽,哪怕太陽突然熄滅了,人類也不至于落到無光可用的地步。
中國的人造太陽工程
人造太陽的目的不是讓它來代替太陽發(fā)光,而是讓它的能量,能轉(zhuǎn)化為我們所需要的。
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