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天文學家發現:50億年后太陽將膨脹100倍,地球將被太陽吞噬

温晗晗 2023/08/04

宇宙間萬物都在變化,沒有什麼是永恒的,即便是天上的星星也不例外。

每個恒星都有各自的演化周期,當它們內部的核聚變燃料消耗完畢后,也會走向衰亡。我們的太陽目前處于主序星時期,還是一顆正值壯年的恒星。科學家計算, 太陽將會在50億年后變得不穩定,進入紅巨星階段,體積到時候會膨脹一百倍,地球也將在太陽的內部運行,直至和太陽融為一體。

可以看出,雖然恒星為行星提供了成長的棲息地,但它有時也會成為殺手,吞噬自己的行星。盡管有些悲劇,但被吞噬行星的命運似乎也不總是就此告終。來自加州大學的一個研究團隊通過計算機模擬發現,部分恒星在吃掉自己的行星后,又把它們吐出來了。

恒星吞噬行星是宇宙中常會發生的事, 比如在小說《三體》中, 三體人所在星系的恒星就曾吞噬過11顆行星。三體星系的恒星運動規律變化無常,當行星和恒星靠的太近時,行星就會被恒星的引力拖入內部。

我們的太陽系看起來非常平和,但并非所有星系都是這樣。事實上,銀河系中像太陽系這樣的單恒星系統只占了整個星系的25%, 剩下的星系多為不穩定的雙恒星或三星系統,有將近四分之一的恒星在自己的生涯中吞噬過一顆或多顆行星。

即便是我們的太陽,在它步入晚年時也會殺死它周圍的行星。

恒星之所以能發光熱,靠的是它內部的氫氦核聚變。核聚變會向外釋放源源不斷的能量,和自身品質產生的向內重力達到平衡狀態,以來維持自身的穩定。 隨著核燃料日復一日的消耗,太陽的品質也在逐漸損失。直到太陽的核燃料消耗殆盡,核聚變的反應速率驟然下降,無法再和重力達成平衡時,太陽的穩定狀態也隨之被打破。

內核的收縮使外層的氫元素進入內核,此時氫元素開始加速燃燒。這種燃燒和先前的核聚變有很大不同,它導致太陽的輻射壓劇增, 使太陽的外層不斷向外膨脹。在星際空間的冷卻作用下,外層的溫度下降,可見光從黃色轉變為暗紅色,進入紅巨星階段。

屆時太陽的直徑將會驟增120倍,達到3.4億千米。而地球和太陽的距離只有1.5億千米,太陽膨脹為紅巨星后,將會吞噬它曾孕育的太陽之子:地球。

然而新的研究表明,某些行星可以在被恒星吞噬后在恒星內部運行數十萬年之久,還有可能被恒星再釋放出來。這是否意味著,即便地球被太陽吞噬, 仍然有存活的可能呢?

研究人員先是在某些白矮星周圍發現了一些品質較大的行星,隨后發現這些行星都過于靠近主恒星,并不像是在它們現在的位置自然形成的。于是研究人員利用計算機對不同的恒星和行星進行了模擬,試圖看到行星進入恒星內部后的演化過程以及它們的最終命運。結果顯然,部分行星在其中幸存了下來。

這些幸存的行星在進入恒星后,穩定的在恒星大氣層中環繞核心運行。它們運動的過程中,會不斷攪動恒星外層大氣,將大氣物質甩向太空, 使大氣層的外緣變得稀薄。部分恒星不僅能夠幸存下來,還能加速恒星的演化,讓恒星提前進入下一階段,從而從恒星的引力中掙脫出來。

不過并不是所有行星都如此幸運,研究人員發現能夠生存下來的行星本身必須具備一定條件。 比如它們必須夠大,至少也要像木星一樣大。而地球這樣品質較小的行星,在進入恒星一段時間后就會被恒星的引力徹底撕碎,和恒星融為一體。

那麼既然地球無法在太陽的吞噬中幸存下來,地球上的人類該何去何從呢?

假如到時人類的科技已經能夠造出光速飛船,就可以使用數萬艘包含有完整生態系統和冬眠系統的星際飛船駛向宇宙中新的宜居星球。

目前已知的系外行星達到了5000多顆,其中有50多顆被認為是宜居星球,其中個別星球的環境可能比地球還要好。 比如位于天秤座的格利澤581g,這顆星球的品質約為地球的3.1倍,體積是地球的1.2倍,相當于一個放大版的地球。雖然重力會是地球上的一倍,但仍在人類的承受范圍之內。并且星球上存在著穩定的大氣層,極有可能存在液態水。

雖然它目前的地表溫度仍然處于零下30攝氏度左右,但隨著溫室效應帶來的改變,格利澤581g最終會擁有一個適合生命發展的地表環境。

當然,這些假設只是建立在人類的速度能夠接近光速的基礎上。假如到那時人類還無法擁有這樣的技術,只能留在太陽系,也可以通過在其他星球上建造地下城的方法繼續生存。


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