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太阳的演化——没有足够的质量爆发成为超新星

导读:欢迎来到科学频道,这里为您提供了太阳的演化——没有足够的质量爆发成为超新星的文章介绍,太阳是在大约45.7亿年前在一个坍缩的氢分子云内形成。太阳形成的时间以两种方法测量:太阳目前在主序带上的年龄,使用恒星演化和太初核合成的电脑模型确认,大约就是45.7亿年...

太阳是在大约45.7亿年前在一个坍缩的氢分子云内形成。太阳形成的时间以两种方法测量:太阳目前在主序带上的年龄,使用恒星演化和太初核合成的电脑模型确认,大约就是45.7亿年。这与放射性定年法得到的太阳最古老的物质是45.67亿年非常的吻合。

太阳在其主序的演化阶段已经到了中年期,在这个阶段的核聚变是在核心将氢聚变成氦。每秒中有超过400万吨的物质在太阳的核心转化成能量,产生中微子和太阳辐射。以这个速率,到目前为止,太阳大约转化了100个地球质量的物质成为能量,太阳在主序带上耗费的时间总共大约为100亿年。

太阳没有足够的质量爆发成为超新星,替代的是,在约50亿年后它将进入红巨星的阶段,氦核心为抵抗引力而收缩,同时变热;紧挨核心的氢包层因温度上升而加速聚变,结果产生的热量持续增加,传导到外层,使其向外膨胀。当核心的温度达到1亿K时,氦聚变将开始进行并燃烧生成碳。由于此时的氦核心已经相当于一个小型“白矮星”(电子简并态),热失控的氦聚变将导致氦闪,释放的巨大能量使太阳核心大幅度膨胀,解除了电子简并态,然后核心剩余的氦进行稳定的聚变。

从外部看,太阳将如新星般突然增亮5~10个星等(相比于此前的“红巨星”阶段),接着体积大幅度缩小,变得比原先的红巨星暗淡得多(但仍将比现在的太阳亮),直到核心的碳逐步累积,再次进入核心收缩、外层膨胀阶段。这就是渐近巨星分支阶段。

地球的命运是不确定的,当太阳成为红巨星时,其半径大约会是现在的200倍,表面可能将膨胀至地球现在的轨道——1AU(1.5×10m)。然而,当太阳成为渐近巨星分支的恒星时,由于恒星风的作用,它大约已经流失30%的质量,所以地球的轨道会向外移动。如果只是这样,地球或许可以幸免,但新的研究认为地球可能会因为潮汐的相互作用而被太阳吞噬掉。但即使地球能逃脱被太阳焚毁的命运,地球上的水仍然都会沸腾,大部分的气体都会逃逸入太空。

即使太阳仍在主序带的现阶段,太阳的光度仍然在缓慢的增加(每10亿年约增加10%),表面的温度也缓缓的提升。太阳过去的光度比较暗淡,这可能是生命在10亿年前才出现在陆地上的原因。太阳的温度若依照这样的速率增加,在未来的10亿年,地球可能会变得太热,使水不再能以液态存在于地球表面,而使地球上所有的生物趋于灭绝。

继红巨星阶段之后,激烈的热脉动将导致太阳外层的气体逃逸,形成行星状星云。在外层被剥离后,唯一留存下来的就是恒星炙热的核心——白矮星,并在数十亿年中逐渐冷却和黯淡。这是低质量与中质量恒星演化的典型。

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