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恆星壽命有限,所以會越來越少?宇宙可沒這麼容易陷入沉寂

2021-08-24由 科學信仰 發表于 歷史

恆星發光發熱,給漆黑的宇宙帶來了點點光明,然而恆星並不像它的名字那樣可以恆存永續,它也會有燃燒耗盡的那一天,如此說來,宇宙中的恆星會越來越少,宇宙最終也會陷入永恆的黑暗之中了?不用擔心,宇宙可沒有這麼容易陷入沉寂。

宇宙中的恆星為什麼不會全部消失?這還要從宇宙的誕生說起。人是一種充滿好奇心的智慧生命,而最能勾起人類好奇心的事情無非就是兩件,我從哪裡來?又要到哪裡去?萬物皆有出處,宇宙也是如此。起初人們認為宇宙是靜止且不變的,直到人類觀測到了宇宙天體的紅移現象,這種觀點才得以改變。什麼是紅移呢?我們知道,宇宙中的天體都是處於運動之中的,由於每個天體的大小、質量以及所處的位置都不同,所以運動速度也不同,因此任意兩個天體之間都存在著一個相對的運動速度。

恆星壽命有限,所以會越來越少?宇宙可沒這麼容易陷入沉寂

當一個天體與地球的相對運動是遠離,那麼它所發出的光的波長就會變長,這就是紅移,如果一個天體與地球的相對運動是靠近,那麼它所發出的光的波長就會變短,這就是藍移。

從常識上來想,我們所能夠觀測到的恆星,應該有很多存在紅移現象,同時又有很多存在藍移現象,然而事實並非如此,宇宙中絕大多數的恆星都呈現紅移現象,這說明幾乎所有的天體都在遠離我們。這怎麼可能呢?難道地球就如此遭人嫌棄嗎?肯定不是,並不是所有的天體都在遠離地球,而是所有的天體都在相互遠離,也就是說宇宙在膨脹。既然宇宙一直在膨脹,那麼我們就可以反推,時間越往前,天體之間的距離就越近,在138億年之前,宇宙中所有的物質都應該是聚合在一個點上的,這個點就是奇點,密度無限大,體積無限小。

恆星壽命有限,所以會越來越少?宇宙可沒這麼容易陷入沉寂

因為某種原因,奇點發生了爆炸,一瞬之間,時間、空間以及物質噴湧而出,在極短的時間之內,就形成了最小的氫原子,這些氫原子很快又透過核聚變形成了氦原子,這就是最初的星際物質。

透過萬有引力定律可知,任何有質量的物體之間都具有相互的引力作用,氫原子和氦原子雖輕,但相互之間同樣具有引力,所以它們開始逐漸聚合,慢慢地,一個核心形成了,於是引力也變得更為強大,吸引著越來越多的物質前來相會。隨著物質越來越多,這個核心在引力的作用下開始收縮,在收縮的過程中引力勢能釋放產生熱量,一個原始的宇宙天體就形成了,不過此時它還不是一顆恆星,也算不得一顆行星,它是恆星的前身,我們稱之為“原恆星”。

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原恆星進一步吸收物質,溫度和壓力越來越高,終於,氫核聚變被點燃了,氫核聚變產生了強大的向外的輻射擴張壓,與引力實現了平衡,於是星體不再繼續收縮,成為了一顆穩定發光發熱的天體,這就是恆星。

恆星的光和熱來自於氫核聚變,而恆星上的氫元素並不是無限的,隨著歲月的流逝,氫元素逐漸耗盡,向外的輻射擴張壓減弱,引力促使壓力和溫度進一步提升,於是氦核聚變被點燃了。之後恆星會按照這樣的方式逐漸將核聚變向更重的元素推進,當恆星的壓力和溫度無法將核聚變向更重的元素推進之時,向外的輻射擴張壓將會徹底消失,恆星物質會向中心坍縮,最終在原子簡併壓的支撐下形成一顆緻密的白矮星,在數百億年的冷卻之後,最終徹底喪失光熱,成為一顆黑矮星。

恆星壽命有限,所以會越來越少?宇宙可沒這麼容易陷入沉寂

如果一顆恆星的質量足夠大,那麼在核聚變推進到鐵元素之後,會透過超新星爆發坍縮為一顆中子星或黑洞,而中子星最終也會冷卻成為一顆黑矮星。

只要是恆星,無論是大是小,最終都會熄滅,而且質量越大的恆星,熄滅的速度就越快,因為質量大就意味著核聚變更加劇烈,燃料消耗的速度也就越快。那麼在若干年之後,宇宙中會不會連一顆恆星也沒有了,整個宇宙都陷入無盡的黑暗與沉寂之中呢?宇宙遠比我們想的要堅強。現在我們觀測到了很多壽命只有幾百萬年的大質量恆星,而宇宙已經138億歲了,也就是說這些恆星都是近幾百萬年才形成的,這是因為恆星在坍縮之前所噴射出的恆星物質,最終會重新在引力的作用下聚合,從而在某個位置形成一顆新的恆星,我們就稱這種恆星為二代恆星,我們的太陽就是一顆二代恆星。所以宇宙中的恆星就如同生命一般,迴圈往復,生生不息。

宇宙如此,恆星如此,生命也是如此,所以我們也應如此,無論你正在經歷著什麼,不要放棄,就有希望,正所謂“山窮水復疑無路,柳暗花明又一村”。

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