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宇宙大观书(太阳100亿的生命是怎么演化的?带你一起来看它的前世今生)

太阳已经诞生了至少46亿年了,根据科学家们的推算,我们的太阳大约还剩下50亿年的寿命,也就是说太阳大约会在50亿年后的时间中逐渐“熄灭”,成为一颗“死星”,那么太阳会在今后的时间内如何变化,它又是如何从一颗新生的恒星演化为一颗死星的呢,而今天我将带你穿越时空的界限,从46亿年前走到60亿年后,穿越100多亿年的时空见证太阳伟大而灿烂的一生。


在遥远的46亿年前,一团巨大的原始星云飘荡在银河系的边缘地区,它横跨了一片数光年之大的区域。这团原始星云来源于最初生的宇宙,而组成这团原始星云的主要元素是氢。直到某一天,一颗距离这团星云不远处的超新星爆发了,爆发产生的冲击波在这团分子云中造成了超密度区域,导致了这个区域发生了塌陷,太阳系从此刻开始正式进入了漫长的演化史。


随着星云的逐渐坍塌,因为角动量守恒的原因,星云开始收缩并逐渐转动,接着转动的速度越来越快,其中的原子相互碰撞频率增高,把它们的动能转化成热能,其质量集中的核心温度越来越高。大约经过10万年后,在引力、气体压力、磁场力和转动惯量的相互竞争下,收缩的星云扁平化,成了一个直径约200个天文单位的原始行星盘,并在中心形成一个致密的原恒星,这个致密的原恒星就是还未发生核聚变的太阳。


接下来,太阳核心的压力会变得越来越大,温度也会逐渐升高,大约在2000万年内,太阳的核心的氢元素开始发生核聚变,并'些开始辐射能量和光。此时它内部的力和外部的压力逐渐达至静力平衡,太阳也就因此真正诞生了!

此时的太阳将作为一颗真正的恒星,开启自己一生的主序星阶段,向着整个太阳系辐射出强大的能量,并照亮一片广阔的宇宙区域。在接下来的时间中,太阳将进入自己活动最为频繁的10亿年。在这段时间中,太阳的旋转速度非常之快,然而亮度却并不高,在太阳周围的一些物质也开始逐渐稳定了下来,开始形成了一个以太阳为核心以八大行星为主的星系格。


时间继续向前行进,我们来到了太阳诞生的46亿年后,也就是人类文明中的2021年。太阳异常频繁的活动开始变得稳定,然而太阳的核聚变却变得更加“猛烈”,亮度也比刚开始的10亿年亮了30%,温度也变得更高。如今的太阳已经走到了自己主序星阶段的中年期,在这个阶段的太阳会不断地将其核心的氢聚变成氦。大约每秒中有超过400万吨的物质,在太阳的核心转化成能量,并产生中微子和太阳辐射。

科学家估计,到目前为止,太阳大约转化了100个地球质量的物质成为能量。在随后的阶段中,太阳将会逐渐变得更热更亮,大约每10亿年便会增加10%,这意味着我们的地球会在接下来数十亿年中变得更热。水有可能会蒸发,生物也会全部灭亡,正如今天的金星一样,成为一颗彻底的“死星。


大约在50亿年到60亿年后,太阳核心区的氢将消耗殆尽,核聚变将不再稳定,向外产生的压力也会随之减弱,中心区将无法抵抗太阳外部的压力开始收缩。由收缩而释放的能量使太阳的外壳急剧膨胀,太阳的体积也随之开始膨胀,它会变成一颗表面比较冷,光度又很亮的天体。此时的太阳将走完自己作为主序星的一生,变成了一颗红巨星。红巨星时代的太阳半径可以达到现在的250倍左右,亮度会增长到现在的2700倍左右。水星、金星、地球都有可能被它吞没。


随着演化的继续进行,大约在2到4亿年后,太阳将走进自己的“暮年,进入红巨星后期阶段。它中心区的温度和密度因收缩而继续升高,当核心温度高达一亿度时,会发生三个氨核聚变成一个碳核的热核反应。氨核烧光后,中心区又收缩,温度进一步上升,原子核再一次发生融合,产生更重的元素。太阳将会在这个阶段持续大约5000万年的时间。

接着,当太阳内部的原子核能接近枯竭,但内部温度极高,高温造成的巨大气压和辐射压使太阳外壳发生大爆炸,激烈的热脉动将导致太阳外层的气体逃逸,并形成美丽的行星状星云,当外层被剥离后,便会在中心留存下来一个致密的核心——一颗白矮星。



白矮星阶段的太阳虽然体积较小,然而仍然有着较高的温度,甚至还能发出白光。它主要由碳构成,外部覆盖一层氢气与氦气,由于白矮星无法进行核聚变,因此白矮星阶段的太阳大约会持续数十亿年,并在这数十亿年的时间中变得更冷更暗,整个星体处于最低的能态,并无法再产生能量辐射。

之后,太阳将走进自己一生最后的阶段—黑矮星,成为一颗真正意义上的“死星”。太阳作为主序星虽然只有100亿年左右,然而它对于我们人类来说,却是一个极为漫长的时间。然而在整个宇宙中,还有一种恒星的寿命可以达到数千亿乃至数万亿年,那就是红矮星。它们的寿命漫长而悠久,太阳的寿命相对于红矮星来说,却要短暂得多,因此我们并不需要担心太阳在以后会变得更大更热,甚至我们的地球也会被太阳吞没。


我们每个人的一生只有短短的数十年,对于太阳的演化来说,或许等到人类灭亡的那一刻,太阳依旧还在那里,我们也许永远也看不到太阳“逝去”的那一天!

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