中國學者：超大質量黑洞竟然存在，恆星末期不是會爆炸嗎 ？
對黑洞的觀測總是讓人十分驚奇，比如最近中國天文學家就發現了比太陽大70倍的“恆星級”黑洞，對於恆星演化的認知再一次被刷新。這讓我們再一次思考這個問題：我們的太陽最終會爆炸嗎？
太陽會爆炸嗎？
我們的太陽會爆炸嗎？每個恆星都以超新星結尾嗎？黑洞是如何形成的？我們每天仰望星空的時候都有這些問題。有些人說這是典型的“杞人憂天”，太陽和地球至少在我們有生之年不會有太大的變化。是這樣嗎？藍之灣帶您探索星空背後的科學。
地球依靠太陽來獲取能量保持溫暖和物質循環，我們相信每天晚上睡覺時，第二天早晨太陽一定會再次升起，照亮我們的世界。但是，在這個宇宙中，太陽會永遠這樣做嗎？生死循環的定律在宇宙中也是適用的。隨著這顆恆星年齡的增長，我們的太陽最終會發生什麼？它會爆炸嗎？還是安靜的死亡？這個可怕的時間是多久？
太陽生命中的一天
我們的太陽是銀河系中3000億顆恆星之一。這些恆星是從瓦解的氣體中誕生的。當氣體雲在其自身重力的作用下收縮或坍塌時，雲中的原子移動的空間越來越少，這導致雲內部的壓力和溫度升高。
一旦壓力高到足以點燃氫燃燒，新生恆星就會“打開”或開始將氫原子轉化為氦氣。此過程產生的剩餘能量以光子或光的形式釋放。當這些光子從核心中掙脫時，它們會向自身施加向外的壓力以抵抗重力（稱為輻射壓力），以防止雲層崩潰。這些光子到達恆星表面並被釋放後，恆星開始發光，宇宙中大多數恆星目前都處於氫燃燒階段。
離開太陽的光子不會立即到達地球，而是以有限的光速傳播，該行程時間大約為8分鐘。因此，如果一個超級小人在太陽上扔了一塊巨大的耐熱毯，我們將生活在幸福的無知之中，如果持續了足夠長的時間，我們地球將會陷入無盡的黑暗之中。
太陽等恆星的最終結局往往是這樣的，在大約100億年後，時間一般取決於恆星的大小。恆星將耗盡其核心中的氫以進行燃燒。目前，我們的太陽大約處於氫燃燒階段的一半，這意味著它還有大約4.5-5億年的時間才能燃燒殆盡。
恆星
紅色巨星
一旦像我們的太陽這樣的恆星耗盡了其核心中的氫，該核心將再次開始收縮。除了這次，不會有任何輻射壓力來平衡重力。在該芯收縮階段，芯中的溫度和壓力再次升高。恆星還燃燒核心周圍各層中的氫，這一過程加熱了恆星的最外層。這些加熱的外層膨脹，導致恆星的整體尺寸增加。
現在更大，更蓬鬆的恆星具有較低的表面溫度（因為現在相同的熱量散佈在較大的表面上），因此顯得發紅。處於演化階段的恆星被稱為“紅色巨星”，其蓬鬆，輪廓不清的外邊緣使它們顯得模糊。
紅色巨星大約是我們太陽的20到100倍。當太陽到達紅巨星相時，它將變得如此之大，以至於吞噬水星和金星！天文學家對我們未來的紅色巨人太陽是否還會吞噬地球或變得危險地接近問題持不同意見。無論哪種方式，我們都將無法再住在這裡。
紅巨星
同時，回到仍在收縮的紅色巨星的核心，溫度和壓力最終變得如此之高，以至於該恆星開始燃燒下一個最重的元素氦。有時，這發生在稱為氦閃光的能量爆發中。紅色巨星相只持續約十億年左右，才能發出氦氣，這是恆星演化所需的時間相對較短。
超新星大爆炸
將氦氣燃燒成碳元素後，恆星的餘生取決於恆星必須啟動多少質量。更大質量的恆星將繼續燃燒穿過核心中一個元素的過程，使核心收縮直到下一個最重的元素開始融合。巨大的恆星將逐步“演繹”元素週期表，直到它們開始製造鐵為止，鐵是最重的元素，可以融合而無需輸入額外的能量。鐵芯最終是不穩定的，會導致巨大的快速爆炸，科學家稱之為超新星爆炸。
超新星大爆炸
一顆超新星爆炸產生的光芒比1000億顆恆星的總和還要亮。根據銀河系中大量恆星的數量，以及恆星到達鐵芯相之前的壽命，我們預計超新星將每100年發生一次，你看到過沒？
像我們的太陽一樣，小的低質量的恆星，其核心永遠不會發熱到足以燃燒任何氦元素。它們的外層（在紅色巨人階段膨脹的東西）由於強風而被吹走。然後，這種電離的氣體在恆星周圍形成了美麗的環，這些環被稱為行星狀星雲，即使它們與行星無關。
白矮星
氦燃料耗盡後，我們的太陽將變成所謂的白矮星，不再具有產生能量的能力。這些恆星是如此密集，以致一茶匙的白矮星重5.5噸，這與地球上的大象一樣多！即使它們不是通過聚變來產生能量，白矮星仍然可以發光。核心中產生的所有這些光子繼續與表面競爭，這一過程可能需要數千億年的時間。
黑矮星
最終，白矮星將耗盡能量，留下一個稱為黑矮星的密實、深色核心。但是，宇宙的存在時間不超過140億年，因此尚無足夠長的恆星演化成黑矮星……然而，未來也許會出現。還有一種可能就是人類目前還沒有發現。
如果白矮星處於雙星系統中，換句話說，如果它們繞著與另一顆恆星共享的中心旋轉，它們仍然有機會成為超新星。如果一個非常密集的白矮星將物質從附近的鄰居身上拉走，那麼最終增加的重力將使恆星無法承受。
白矮星所能承受的最重質量是我們太陽質量的1.4倍，天文學家稱其為Chandrasekhar極限。一旦白矮星超過該極限，就會發生某種失控反應，因為所有恆星的物質都將在幾秒鐘內坍塌，從而導致劇烈的超新星爆炸。
超新星大爆炸的價值
我們知道超新星對生命極為重要，原因有二。第一，融合在恆星核中的所有元素將永遠保持在那裡，對我們來說毫無用處，如果不是超新星爆炸將它們送出太空的話。第二，我們提到過，元素週期表中除鐵以外的元素不能與恆星融合，因為這種反應需要能量而不是產生能量。由於其他原子的高速碰撞而形成了比鐵重的元素，這是高能超新星爆炸的副產物。正如天文學家卡爾·薩根（Carl Sagan）曾說過的那樣：“我們都是由恆星構成的。”
形成黑洞
如果一顆恆星在其生命初期足夠大，比我們的太陽大20倍以上，那麼超新星之後留下的核將足夠大而形成黑洞。黑洞是恆星狀的核，如此密集，以至於甚至沒有光也無法逃脫。進入黑洞表面的任何東西（稱為事件視界）將永遠被困在那裡。
最近，我國天文學家首次觀測到比太陽大70倍的黑洞，這個奇葩似地存在似乎違背了人們對恆星演化的認知，這個發現也震驚了天文學界。宇宙中大部分天體還是很神秘，人類每一次新發現都會讓我們唏噓不已，或許這就是探索的奧秘和興趣所在吧。
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