如果太阳在几十亿年后变为红巨星,而后会是太阳系的终结吗?

朱维妙


不会的,首先红巨星可能会有宜居带。过去天文学家寻找系外行星时主要集中在中年的主序星,类似于太阳。但是2016年康奈尔大学发表了一篇论文(《后主序时期恒星的宜居区》)提出红巨星在一定条件下会有宜居区,而且恒星的金属(氢氦以外的所有元素)含量越多可能性越大。

太阳变成红巨星后会损耗大量的质量,所以届时地球的公转轨道已经向外移动到比现在远50%的位置。即使如此地球还是很有可能被扩大的太阳表面吞噬。如果具有移动地球的技术,可以将地球加速,使公转轨道扩大到木星土星今天的公转轨道左右(届时木星和土星已经外移),这虽然宏大,但是比加速地球飞出太阳系需要的能量还是少多了。

此外,太阳在主序星进化过程中会变得越来越亮。太阳进入红巨星状态还需要54亿年,但是11亿年后,太阳亮度就会比今天高10%,这个程度已经足以让地球气候进入正反馈的温室效应,迅速朝今天金星的方向发展。35亿年后,太阳亮度比今天高40%,海洋将会沸腾。所以要移动地球早在太阳膨胀之前很久就要开始实施了。

最后,红巨星的质量损耗是非常激烈的,所以地球在红巨星过程中轨道会“迅速”向外移动,大约只能在宜居区里呆几亿年,期间气候变化会非常激烈,可能要靠人工调节环境才能适应。

至于太阳系……我觉得不能算终结的原因是,即使太阳变成了白矮星,也有足够大的质量和引力。足以控制大部分太阳系物质。

所有恒星都会走完聚变过程。那个时候全宇宙只剩下行星、尘埃、气体、黑洞、白矮星等。然後随着星体运动,黑洞吃掉绝大部分物质,黑洞占比越来越多。在过了足够多的时间後,质子都衰变掉了,除了黑洞的物质都会转化为能量、光或是基本粒子。这时候宇宙就只有黑洞了。然而随着霍金辐射,黑洞也会慢慢蒸发,损耗质量放出光和热。

最终,黑洞也会全部消失,宇宙中就只有虚无,所有能量与物质均匀分布熵达到最最大值,宇宙死于“热寂”。


起飞吧帕尼


太阳将在约50亿年后变为红巨星,太阳系暂时不会终结,太阳可维持红巨星状态10亿年,然后变为白矮星,此后太阳可能再存活上千亿年变为黑矮星。至于地球文明是否终结,就要看未来人类的科技水平了。

太阳衰变为红巨星后,可维持红巨星状态10亿年,然后才会坍缩成为白矮星。太阳在红巨星阶段,体积膨胀,外层高温气体将覆盖水星、金星轨道,地球、火星轨道处在边缘,但这几个星球可能仍围绕太阳旋转,因为红巨星的外围高温气体是极其稀薄的,密度近似于真空。但是高温将使地球不再适合生物生存。其实太阳的亮度在不断上升,约10亿年后,地球已经不能适宜生物生存。

太阳变为白矮星后的结局,目前还有争论,是新星爆发还是变为黑矮星?黑矮星目前还只是推测出来的恒星状态,因为恒星由白矮星转变为黑矮星的理论时间达上千亿年,远远超过了宇宙现在的138亿的年龄,所以目前并没有观测到黑矮星。

至于太阳系中八大行星的结局,太阳在变为白矮星阶段,理论上外层轨道的行星可能保留,但目前宇宙中几乎所有的白矮星都没有行星,这些熄灭的恒星在最后阶段吞灭了自己所有的行星。唯一的一颗观测到的带有行星的白矮星,科学家研究认为,它是在变为白矮星之后捕获了一颗行星。原因之一可能是恒星最后阶段温度升高,喷发出的物质或电磁风暴,逐渐降低行星的公转速度,行星轨道越来越低,最终撞向恒星。


上图为地球星空中肉眼可看到的红巨星心宿二,心宿二在恒星主序星阶段(目前太阳所处阶段)时,质量是太阳的25倍。变为红巨星的心宿二半径是3亿千米是太阳半径70万千米的400多倍。而地球公转半径只有1.5亿千米,火星半径2.27亿千米。

恒星的宿命

恒星的形成,演化和结局都取决于恒星的质量。

  1. 恒星的形成

恒星来源于宇宙中的气态星云。富含氢、氦和微量的其他元素的星云由于自身引力坍塌,最终引发氢核的燃烧(氢核聚变为氦),形成恒星。下图为大麦哲伦云,恒星诞生的温床。

质量不够大的星云,坍塌后,温度不足以引发核聚变,会形成褐矮星,或被其他恒星捕获成为行星。比如太阳系中的木星、土星,它们就是未引发氢核聚变的“恒星”。

恒星的形成阶段,质量越大,所需时间越短。比如太阳大约用了1000万年形成,而35倍太阳质量的恒星的形成仅需要6万年。

2. 恒星的燃烧

恒星形成后,就进入了稳定“燃烧”氢核的阶段,处于此阶段的恒星称为主序星。质量越大的恒星燃烧氢核的速度越快,更快消耗完氢核。太阳的燃烧可持续约100亿年,一些质量较小的恒星能燃烧几百亿年,甚至上千亿年。

3. 恒星的暮年

不同质量的恒星结局不同。

主序星阶段结束后,小质量恒星(小于7倍太阳质量)会变为红巨星,然后变为白矮星。白矮星散发能量后变为黑矮星。

大质量的恒星(≥7倍太阳质量)会变为红超巨星,最终成为中子星,或黑洞。中子星散发完能量后成为白矮星。根据霍金的研究,黑洞也会因量子效应外射发出粒子,丧失能量,最终消失。只是这个过程极其漫长,像地球质量的黑洞蒸发过程需要10的48次方年。


人类的结局

我们是不可能经历像太阳变为红巨星这些宇宙级别的危机了,相信未来的人类能克服这样困难并延续下去。从牛顿1687年发表论文阐述万有引力到如今才短短不到500年,人类科技突飞猛进,以后会越发展越快。相信不远的未来,会找到适宜的行星,加以改造后星际移民。甚至在太阳系不适宜生存时,《流浪地球中》带着地球去流浪的情景,真的可以实现。带着地球找到一颗主序星阶段长达几百亿年的小恒星,或者成为宇宙流浪文明,收集陨石中的资源生存。

但是,宇宙中终极的危机是宇宙不断膨胀后,熵值持续增加,所有元素向铁元素转化,称为熵寂。又或是构成一切物质的基础--质子也会衰变为光子和轻子。再或是宇宙最终坍塌,重回奇点。

这些困难可要比太阳变为红巨星大多了。聪明的你能否给未来的人类找到求生的方向呢?


科海一叶扁舟


太阳不会在几十亿年之后变成另外一种形式,如果宇宙重建也不会改变太阳现在的这种形式,因为人类是宇宙法在最低层次上存在的表现形式,所以,人类永远不会消失,只不过是正常循环而已!不必担心!





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