太阳是我们这个星系赖以生存能量源泉。如果没有太阳,地球上人类、动物和植物都无从生长,我们美丽地球将会一片死寂。太阳如同烈焰,带给人类温暖和光明,从古至今都被视为至高无上象征。
太阳会有衰老死亡一天?它未来将会如何?宇宙中太阳是离地球最近恒星,其核心温度高达 1500 万到 2000 万 K 每秒都有 6 亿多吨晶聚变为氦,每四个氢原子核在这一过程中聚变为一个氦原子核,太阳也就因此向外辐射出一小部分能量。地球植物生长和光合作用、煤、石油等矿藏形成、大气循环、海水蒸发、云宇生成等均源于太阳活动。10 亿年来,地球温度变化很小,不超过 20 摄氏度,这是太阳稳定活动证据,这也为生命孕育演化打下良好基础。
太阳盛轻聚变反应至今为止已经历几十亿年,从不间断经持续减少害不断产生。太阳未来是怎样?恒星演化理论诠释主星蓄阶段,即从恒星中星河内氢开始燃烧,直至全部生成氦。恒星在主星序阶段上称为主序星。
各恒星体根据各自质量,在主星序中存在时间是不同。天文学家艾丁顿发现,恒星体质量与它为抗衡万有引力而产生热量成正比,星体膨胀速度与产生热量成正比,产生热量越多,星体膨胀速度越快,相应地留在主星序中时间越短。太阳现在就处于主星序阶段。
科学家计算太阳最多有 100 亿年左右时间停留在主星系阶段,至今为止它已有 46 亿年处于这一阶段。大于太阳 15 倍质量恒星只能在主星绪阶段停留 1000 万年,相当于 1\/5 太阳质量恒星则可以存在长达 1 万亿年之久。恒星漫长青壮年期,主星绪阶段一旦度过进入老年期,就会成为红巨星。
在这个阶段,恒星将膨胀到大于本来 10 亿多倍体积,因此被称为巨星。之所以被加上恒,是由于随着恒星迅速膨胀,其外表面越来越远离,中心温度也随之降低,发出光也愈发偏红。红巨星尽管温度降低,光度却增大,变得极其明亮。
人类肉眼能看到亮星就有许多是红巨星。我们熟悉即是猎户星座参袖4,其直径为太阳直径 800 倍,达十一亿千米。
若参袖四在太阳位置发光,红光会遍及整个太阳系。主巨星到红巨星衰变过程变化不仅是外在内核也发生巨大转变。从氢核成为氦核,氦核逐渐增大,氢燃烧层也不断向外扩展。
一旦形成红巨星,它便会发展到恒星演化下一阶段。白矮星外部区域迅速膨胀,太和受反作用力向内收缩,其中物质温度增高,内核温度最终将超过 1 亿度,引发氦聚变。
氦核经过几百万年,燃烧弹太近,而恒星外壳混合物仍然以氢为主。这时恒星结构复杂许多,经混合物外壳下隐藏着一个氦层,还有一个碳球埋藏在内。
这样恒星体核反应更加复杂,其内部温度上升,最终使其变为其他元素。红巨星外部与此同时也开始急剧地脉动震荡。
恒星半径大小不定,稳定主星序恒星变为多变大火球,火球内部核反应更加动荡,忽强忽弱,恒星内部核心密度增大到每立方厘米 10 吨左右。此刻一颗白矮星便诞生在红巨星内部。白矮性特征是体积小、亮度低、质量大、密度高。
例如天狼星半星体积类似地球,却差不多和太阳一样重,它密度为每立方米 1000 万吨左右。由白矮星半径和质量算出,其表面重力差不多是地球表面重力 1000 万到 10 亿倍。
任何物体在这样高压力下都将毁灭,即使是原子也会被压碎,电子也将脱离原子轨道而自由运动。由于没有任何反应来为担心系统提供能量百白矮星一边发光温度一边降低。 100 亿年漫长岁月过去后,白矮星将停止辐射而死亡,躯体会变成硬过钻石巨大晶体,黑矮星在宇宙中孤单漂浮。
一些科学家们认为,几十亿年后,太阳会在快要灭亡时迅速膨胀,所有太阳系内星体和星际物质都会被吞噬掉。到那时太阳会剧烈地抖动,大量物质在脉动过程中被抛入星际空间,而太阳会失掉大部分质量,其余部分则缩为白矮星。
银河系中发现大量变星表明恒星死亡过程中脉动和质量抛尸极为普遍,一些变星每年能够抛出等于地球质量大量物质。为更好地解包括太阳在内恒星如何灭亡,可以研究这种质量抛尸。
一些科学家认为,虽然目前还不太清楚恒星演化过程,但 50 亿年后可以基本肯定太阳会成为红巨星,随之地球上一切生命都会灭亡,地面温度将高于现在两至三倍,北温带夏季最高温度会达到 100 摄氏度,而地球上海洋也会蒸发成为一片沙漠,太阳大概会在红聚星阶段停留 10 亿年,光度会提高到今天几十倍,体积也将会极大膨胀。若从地面观察,会看见整个天空都是太阳。当然世界末日距现在还很遥远,但因为提前几十亿年解这样大结局,人们不禁会疑惑,生命进化必将是一场悲剧。