恒星的宿命
2015-09-10艾先力
艾先力
日前,美国宾夕法尼亚大学的天文学家鲁赫曼和他的专题科研组在距离地球6.5光年的地方发现了一个新恒星系统,由两颗褐矮星相互绕对方公转组成。由于褐矮星的质量太小、核心温度太低而不能引发氢元素的核聚变反应,所以它们的表面温度不高,更像是气态巨行星而非炽热的恒星。
鲁赫曼表示,由于该恒星系统距离地球相对较近,既是搜寻系外行星的优良目标,也是人类研究太阳的前世今生和未来命运的最好标本。
46亿年前,在银河系的一隅,密度极高的大块气云尘埃逐渐旋转凝聚,有点像地球上龙卷风的雏形。热气云严格遵守角动量守恒定律,半径越来越小,能量越来越大。同时,外部星云开始形成一个圆环,围绕着中心星体旋转——这是未来行星等天体的构成材料。
超高速运动的尘埃云被逐渐压缩,最终导致内部温度足够发生核反应时,这颗星体就被“点燃”,开始了核聚变反应,太阳就此诞生。
在晴朗的夜空下,我们肉眼可见的只有3000颗亮度不等的恒星。但实际上,仅银河系就有上千亿颗恒星,而宇宙又是由数千亿个银河系组成的。因此,有人形容宇宙中的恒星就如地球上的沙粒一般。
太阳的直径是160万千米,可容纳100万个地球,但它只是中小型恒星。大号恒星海山二比太阳大500倍,而位于猎户座的参宿四比海山二还大300倍。如果将其置于太阳系,它将占据太阳系一大半的位置,边缘直达木星。迄今发现的最大恒星是大犬座的VY星,它比太阳大10亿倍,可谓超级巨星。
海山二目前处于不稳定的边缘。它距离我们只有7500光年,也意味着地球可能面临超新星爆发的威胁。自19世纪以来,科学家的报告就不断确认海山二的动荡局面,最新的计算显示海山二已经抛出了大约10倍太阳质量的物质。如果海山二发生超新星爆发,那么瞬间亮度将达到极大值,也将成为宇宙中最明亮的天体。从星系尺度上看,海山二是银河系内最明亮的天体之一。
燃烧着的恒星呈现不同颜色,有红色、黄色或蓝色。有的恒星形单影只,独守寂寞;有的则互相环绕,如影随形,就像本文开头说的那两颗褐矮星。
大犬座的VY星与太阳体积的对比
2004年,借助斯皮策空间望远镜,科学家终于看见了恒星形成初期的天文景观:在它被点燃的瞬间,照亮宇宙中的一大片空间。
恒星之所以可以保持稳定,是因为它自身引力形成的向心力与核反应产生的离心力相互抵消。但是,与其他生命体一样,恒星也有生老病死,不可能万世永生。
以太阳为例,70亿年后,每秒消耗6亿吨氢燃料的太阳将油尽灯枯,在引力的作用下坍缩成一颗红巨星。它的热量将很快吞噬水星和地球,上千摄氏度的高温转眼便会蒸发完地球上的海水,大地高山均呈熔融状。我们昔日美好的家园,转瞬之间成了惨不忍睹的炼狱。
红巨星的内核极不稳定,它燃烧完氦之后只剩下内核,成为白矮星。说到太阳,它的核燃料耗尽后会变成和地球大小相当的白矮星,但其密度是地球的100万倍。如果把一块方糖大小的白矮星物质放到地球上,会因为密度过大而直接坠入地心深处,犹如一颗巨型子弹把地球射穿。
恒星死亡时,有的静如秋叶,波澜不惊;有的剧烈爆炸,甚至形成万物终结者——黑洞,一个渐渐清晰的宇宙怪物。
恒星爆炸残留的超高密度内核像破茧化蝶一样,成为中子星,其直径虽然只有30千米,但它的质量远远超出人类的想象——1立方厘米中子星物质的重量相当于美国所有小轿车的重量之和。
当大于太阳10倍以上的恒星死亡时,它们会在强大引力的挤压下发生剧烈的爆炸而形成超新星。大犬座的VY星一旦爆炸,将产生仅次于宇宙大爆炸的动静,会波及上千光年的范围,瞬间蜕变成黑洞,并释放出恐怖的伽马射线暴。前者会吞噬能量、引力、时间,甚至光线;而后者所到之处,物质顷刻蒸发殆尽、荡然无存。
旋涡星系M83的图像显示出该星系在高能X 射线下闪闪发光的恒星和气体。该图片由美国航空航天局的钱德拉太空望远镜拍摄,这也是天文学家首次检测到来自超新星1957D核心处X波段的信号。
宇宙中的每颗恒星都与众不同,它们威力无穷,在其爆炸尘埃中富含氢、碳、氧、硅以及铁等物质,并将它们撒向远方。恒星创造了宇宙万物,当然,也包括人类。
不是吗?我们由碳元素组成的体内,还含有氧元素、铁元素等,这一切都来自恒星内核,没有其他途径可以获得这些物质。所以有人形象地说,地球只是我们的继母,宇宙恒星才是我们真正的母亲。
事情看似玄妙,但追根溯源,却是千真万确的事实。就像我们听到地球上最原始的生命是海绵,它是地球所有生命的共同祖先一样。