03.05 太陽有壽命嗎?壽命走到終點後,太陽會爆炸嗎?

宇宙的燈塔

恆星作為宇宙的燈塔,一直在持續地發光發熱。就拿地球來說,地球的能量來源幾乎都來自於太陽,而且地球所接收到的太陽能量對於太陽的輻射的總量來說幾乎是可以忽略不計的。如果用錢作為比方,那麼太陽在單位時間內相當於向太空扔了70萬億塊的人民幣,而被地球撿到的不過3萬塊的人民幣,能被人類所使用差不多也就是3塊左右。

太陽有壽命嗎?壽命走到終點後,太陽會爆炸嗎?

所以,實際上太陽輻射的能量是十分驚人的。但不知道你想過一個問題沒有?太陽作為一顆普通的恆星,天天這樣燃燒自己,就沒看它消停過,那它到底有沒有壽命?難道可以一直這麼燒下去?能量又是從哪裡來的?

今天,我們就聊一聊這個話題。實際上,恆星的能量,壽命都和它自身的質量有關,或者我們可以說,至少質量直接影響了一個天體是什麼類型,有多長的壽命,有多強的輻射強度。

恆星的一生

恆星一直都十分巨大,質量至少都得有太陽的7%~8%左右,要知道太陽的質量就佔到了太陽系總質量的99.86%。只有達到這麼大的質量,才能使得恆星燃燒。之所以這麼說,是因為恆星燃燒的主要原因是引力。當恆星的質量足夠大時,引力就會非常大,這時候內部由於引力的作用,溫度就會急劇升高,就拿太陽來說,內核的溫度可以達到1500萬度。此時,恆星內部是呈現等離子態,意思是說,原子的結構都沒有辦法得以保持,原子核外電子得到了大量能量,最終擺脫了原子核的束縛。因此,恆星的內部像是光子,電子,原子核的粒子粥。

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由於恆星幾乎都是由氫元素和氦元素構成的,在量子隧穿效應和弱力相互作用的幫助下,就能夠促發氫原子核聚變發生,而且整個反應的速率不會非常快。

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在核反應前後,會損失大量的質量,這部分質量會以能量的形式釋放出來,這個過程滿足愛因斯坦的質能方程E-=mc^2,其中m就是損失的質量,E就是釋放出來的能量,c是光速3*10^8.。從質能方程中,我們就會知道只要損失一點質量,就可以釋放出大量的能量。

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這也是為什麼太陽可以持續燒下去這麼久,並且可以輻射出如此巨大能量的原因。

核聚變會產生巨大的對外壓力,這個壓力就會和自身的引力形成動態平衡。

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引力和對外壓力的動態平衡保證了核反應的反應強度不會太強也不會太弱。因此,我們就很容易知道,質量越小的恆星,引力越小,這說明核聚變產生對外的壓力越小,核聚變的反應強度也越弱一些。如今我們知道,質量最小的恆星,壽命至少有數兆年,而宇宙的年齡才138億歲,因此,從宇宙誕生直徑,這類恆星還沒有一個走到了生命的盡頭。即使是比太陽稍微小的恆星,壽命也可以達到千億歲。

而我們的太陽壽命大概是100多億年,我們知道,太陽起源於46億年前,因此太陽還有50多億年的壽命,在那之後會變成一個顆紅巨星,最後成為一顆白矮星,也就走到了生命的盡頭,等著慢慢涼透。

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宇宙中還存在著許多大傢伙,質量是太陽的幾倍。由於它們的質量巨大,因此核反應的速率也特別快,因此,這類恆星的壽命相對就比較短,少的可能只有幾百萬年的壽命。雖然這些恆星的壽命很短,但是它們一生都在劇烈的燃燒自己,而且有相當一部分在死之前,還會發生超新星爆炸,這個亮度可以達到一個星系的亮度,可以說,這類恆星的一生是十分璀璨的。

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在這之後,這些恆星有的會成為中子星,也有一些會成為黑洞。而到底是成為中子星還是黑洞,實際上也是取決於恆星的質量大小。

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因此,恆星的壽命和它自身的質量有關,一般來說,恆星的質量越大,壽命就會越短。壽命長的可以達到數兆年,而短的僅僅只有幾百萬年。而不同的質量,也直接決定了恆星的演化過程。因此,實際上在宇宙中,流傳著“質量為王”的說法。


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