4分鐘時間帶你瞭解，什麼是白矮星？太陽未來生命的可能終點

51年後,當太陽死亡,留下來的會是什麼? 目前的太陽處於中年期,只剩下大約一半的壽命,也就是51年 51年後,太陽內部的氫元素幾乎會全部耗盡 太陽的核心將發生坍縮,導致溫度上升 這一過程將一直持續到太陽開始把氦元素聚變成碳元素 太陽的外層將膨脹,延伸到地球或火星目前運行的軌道 耗盡太陽的水星晶晶會被吞噬 地球或許也是同一個結局 但也有可能因爲太陽質量下降被推離到更遠的軌道 但那時候的地球也可能因爲過高的溫度變成了一顆火球,了無生機 而太陽經過了紅巨星階段,剩下的熾熱核心就是白矮星 它可能會成爲宇宙滅亡前,人類賴以生存的最後的家 今天我們就來聊聊白矮星 白矮星是一種低光度、高密度、高溫度的紅星 因爲呈現出白色,而且體積也不算大,就被命名爲白矮星 很多體積過大的紅星在誕生後僅僅幾百萬年的時間就燃燒耗盡了能量,最終變成超新星 但更多的紅星是以白矮星的形式結束一生的 這個比例佔到了97% 白矮星主要是由碳構成,外層覆蓋着一層氫氣和氦氣 它的壽命很長,將在剩下數千億年的時間裏慢慢冷卻變暗 儘管它的體積小,量也低,但密度高,質量也很大 如果太陽進化到白矮星階段,它直徑要比以前小一百倍 體積可能只有地球那麼大,但質量卻是之前太陽質量的二分之一 這說明它的密度極高,一小勺白矮星的質量就大約等同於地球上一輛汽車 它的表面重力也比地球高出十萬倍 在這樣高的壓力下,任何物體都不復存在 連原子都被壓碎了,電子也會脫離電子軌道變成自由電子 白矮星的表面溫度很高,平均爲10的四次方攝氏度 儘管也是一顆紅星,但白矮星的內部不再發生核聚變反應,也不會有能量產生 這時它不是由核聚變產生的熱來抵抗重力崩潰 而是由極端高密度的物質產生的電子減並壓力來支撐 物理學上,對一顆沒有自轉的白矮星,電子減並壓力能夠支撐的最大質量是1.4倍太陽質量 也就是錢德拉薩塔極限 很多太陽白矮星的質量都接近這個極限的質量 有時經由半星的質量傳遞,白矮星可能會經由碳引發過程爆炸成爲一顆一氧超新星 白矮星形成時的溫度非常高 但是因爲沒有能量的來源,它的熱量會逐漸消散 也就是溫度降低 經過漫長的時間,白矮星的溫度將冷卻到整個星體都變得暗淡的程度 就到了黑矮星階段 黑矮星無法再產生任何能量輻射了 那時候的宇宙也將是一片死寂 但是,現在的宇宙仍然太年輕 即使是最年老的白矮星,依然能輻射出數千K的溫度 還不可能有黑矮星的存在 拿我們的太陽來說,它的冷卻過程應該會超過200億年 大氣元座的天狼星的半星,天狼星B就是一顆白矮星 它距離地球只有8.6光年 是人類最早觀測到的白矮星 也是質量最大的白矮星之一 質量大於太陽,但體積卻和地球差不多 而它附近的天狼星A是一顆藍矮星 視星等爲-1.46 是夜晚中最明亮的恆星 大約11年後,天狼星A就會進入到生命的末期 演化成一顆紅巨星 它的體積會膨脹到非常大 在這樣的情況下,天狼星A的物質可能會流向天狼星B 一旦突破了錢德拉賽卡極限 天狼星B就可能發生可怕的超新星爆炸 儘管8.6光年的距離也不算近 但對於地球來說,這場超新星爆發還是非常危險的 那白矮星附近可能存在生命嗎? 大多數恆星坍塌成白矮星的過程裏 幾乎能毀滅它們擁有的所有行星 但是也有例外 因爲白矮星非常小,一顆圍繞白矮星公轉的行星 如果想要留住液態水 它的軌道只要比地球和太陽之間的距離小75倍 但這也有不好的方面 行星的一面可能會永遠朝着白矮星 那麼就會存在一面有晝一面有夜的現象 黑夜太過寒冷,白天又過於炎熱 生命想要活下去只能處在行星白天和夜晚的交界處 不過白矮星的能源輸出倒是很穩定 在這樣的情況下演化出來的生命 可能已經進化成爲與人類完全不同的形式了 這裏是宇宙天文館,記得關注我 我們下期再見