413光年外,太陽系的末日已提前上演,令人擔心地球的未來

宇宙萬物都不會是永恒的存在,太陽當然也不例外,科學家推測,在大約50億年后,太陽就會因為其核心「燃料」的耗盡而走向消亡,屆時的太陽會演化成一顆體積龐大的紅巨星,除此之外,太陽還會發生可怕的「氦閃」,其在一瞬間釋放的能量可以高達太陽正常狀態的上億倍之多。

可以想象的是,到那個時候,太陽系將不再適合生命的生存,對于生命而言,這無疑就是太陽系的末日。需要指出的是,這并不是科學家在信口開河,因為就在413光年外,太陽系的末日已提前上演。

根據恒星演化模型,像太陽這樣的恒星最終會演化成一種特殊的恒星——白矮星,它們的密度很高(可達10噸/立方厘米),其核心不再發生核聚變,僅憑原來的溫度而發光,隨著時間的流逝,它們也會變得越來越暗。

在室女座方向距離地球大約413光年的位置上,就存在著一顆白矮星,科學家將它稱為「SDSS J1228 + 1040」,初步觀測數據表明,這顆白矮星的質量約為太陽質量的70%,而在它的周圍,存在著一個罕見的「碎屑環」(如下圖所示)。

在更深入的研究工作中,科學家利用甚大望遠鏡(VLT)、加那利大型望遠鏡(GTC)等觀測設備對「SDSS J1228 + 1040」的「碎屑環」進行了長時間的觀測,通過「多普勒層析成像技術」,科學家發現在這個「碎屑環」中,還存在著一個天體,隨后將其命名為「SDSS J1228 + 1040b」。

分析結果表明,「SDSS J1228 + 1040b」距離其主恒星大約50萬公里,直徑在600至720公里之間,密度至少有7.7克/立方厘米,最高可達39克/立方厘米,這正好處于像地球這樣的巖石行星的核心密度范圍。

所以一個合理的推測就是,在不太遙遠的過去,「SDSS J1228 + 1040」曾是一顆處于主序星階段的恒星,當它因為核心「燃料」的耗盡而走向消亡時,其體積發生了劇烈的膨脹,隨后還發生了「氦閃」。

這一系列變化導致了離它較近的行星均被摧毀,而現在圍繞在它周圍的「碎屑環」其實就是這些行星的「殘渣」,至于「SDSS J1228 + 1040b」,則很可能是一顆巖石行星所殘留的行星核。

不得不說,「SDSS J1228 + 1040」的發現,令人擔心地球的未來,或許在50億年之后,太陽系的末日真正上演之時,地球可能也只會留下這樣一個行星核。現在的我們也只能希望,在這一切發生之前,人類至少應該可以具備足以在太陽系之外生存的科技。

看到這里可能有人要問了,既然太陽的消亡是因為「燃料」耗盡所引發的,那為什麼太陽到那個時候還會膨脹,并且還會發生「氦閃」?能量從何而來呢?我們接著看。

太陽并不是一個整體上都「燃燒」的大火球,實際上,太陽的能量來自其自身的核聚變反應,然而在太陽的內部,只有核心區域的物質才會參與核聚變。

如上圖所示,在太陽的內部存在著一個「輻射區」,太陽核心產生的能量會通過這里源源不斷地傳遞出去,由于「輻射區」的存在,太陽外層的物質卻無法進入到太陽的核心區域,正因為如此,在太陽的整個主序星階段,都只會消耗其核心區的「燃料」。

太陽在主序星階段的「燃料」其實就是氫,由于太陽核心的溫度和壓強并不足以引發氦的核聚變反應,因此當太陽核心的氫全部聚變成氦之后,其內部就失去了抵抗自身重力的能量,于是太陽的體積就會收縮,從而造成其內部的溫度和壓強迅速升高。

在這種情況下,那些原本位于太陽核心外側的氫就會因為達到反應條件而發生核聚變,其產生的高溫又會引起更外側的氫發生核聚變,這就好像太陽核心的外殼被「點燃」了一樣,所以我們可以將其稱為「氫殼層核聚變」。

「氫殼層核聚變」在短時間內會釋放出巨大的能量,從而將太陽的外層物質「吹」起來,于是太陽的體積就會迅速膨脹,進而演化成紅巨星。

另一方面來講,太陽核心仍然會因為沒有能量抵抗重力而繼續坍塌,其溫度和壓強也會因此而不斷升高,在其最核心的區域,大量的氦將會逐漸被壓縮成簡并態。

由于簡并態物質的密度極高,其體積又基本上不會受到溫度變化的影響,因此當太陽核心的溫度達到氦的聚變條件時,就會發生非常短暫的失控熱核聚變,進而在一瞬間釋放出強大的能量,這種現象其實就是「氦閃」。

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