啟動(dòng)“流浪地球”計(jì)劃的原因，恒星的最終結(jié)局是什么

在電影“流浪地球”中，太陽不斷膨脹，最終將會(huì)大到吞噬地球公轉(zhuǎn)的軌道，人類迫不得已，只能開啟流浪地球計(jì)劃，推動(dòng)地球遠(yuǎn)離太陽，尋找新的宜居地。

你可能會(huì)好奇，現(xiàn)實(shí)中太陽是否真的如電影情節(jié)會(huì)發(fā)生膨脹？距離太陽膨脹還有多少時(shí)間？太陽為什么會(huì)發(fā)生膨脹？想要知道這些，我們首先需要了解恒星的一生。

恒星的一生需要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的演化，分為星胚、主序星、紅巨星和致密星四個(gè)階段。

在恒星的誕生中，我們已經(jīng)了解了星胚和主序星階段的恒星，接下來我們將一起認(rèn)識(shí)老年時(shí)期的恒星，紅巨星和致密星。

在主序星階段經(jīng)過漫長(zhǎng)的熱核反應(yīng)后，恒星中的氫元素已經(jīng)全部聚變成氦元素，這時(shí)不再有核聚變產(chǎn)生的能量來支撐自重，很快恒星內(nèi)核在自身重力下開始坍縮，隨著核心收縮質(zhì)量變大，溫度和壓力也逐漸變大。

當(dāng)上升到1億度時(shí)，氦開始聚變成碳，向外釋放更多能量，使膨脹壓大于自身重力，恒星開始膨脹變大，進(jìn)入紅巨星階段。

這時(shí)，恒星的體積會(huì)增大數(shù)千倍。“流浪地球”中的太陽正是處于這個(gè)階段。

而在現(xiàn)實(shí)中，我們不必?fù)?dān)心，雖然太陽已經(jīng)燃燒了50億年，但目前所剩的氫含量仍然充足，預(yù)計(jì)還能再持續(xù)反應(yīng)50億年，所以太陽演變成紅巨星的時(shí)期距離我們十分遙遠(yuǎn)。

前段時(shí)間關(guān)注度很高的參宿四目前就處于紅巨星階段。

當(dāng)恒星膨脹變大，進(jìn)入紅巨星階段時(shí)，其內(nèi)核的核聚變依然在逐層級(jí)進(jìn)行。對(duì)于太陽這種質(zhì)量的恒星，聚變到碳就會(huì)停止，因?yàn)闊o法提供足夠的能量。而對(duì)于大質(zhì)量恒星，反應(yīng)還在持續(xù)，當(dāng)溫度上升到10億度時(shí)，碳也開始聚變，依次生成氧、氖、鈉、鎂...直到鐵。

此時(shí)，紅巨星的內(nèi)核變成了一層一層的元素殼，它也幾乎燃燒完了所有燃料，膨脹壓再也無法與自身重力抗衡，在引力作用下，紅巨星開始坍縮，氣體殼與中心核相碰，發(fā)生反彈和爆發(fā)，這種現(xiàn)象被稱為超新星爆發(fā)。

此時(shí)會(huì)有兩種結(jié)果，一是恒星在爆炸后解體，成為一團(tuán)彌漫的星際物質(zhì)，這顆恒星就此消失；二是恒星的外殼在爆炸后膨脹形成星云，而中心核則被壓成一個(gè)密度極高的星核，恒星進(jìn)入致密星階段。

根據(jù)恒星自身質(zhì)量不同，最終形成的致密星可以分為以下幾種：

1. 白矮星

當(dāng)恒星內(nèi)部的能量消耗完后，若其質(zhì)量小于1.44倍太陽質(zhì)量，就會(huì)變成白矮星。白矮星是一種體積小、亮度暗，但密度和質(zhì)量極大的天體。

它的密度約為1000萬噸/立方米，其表面的重力為地球的億倍左右，任何物質(zhì)在如此高的壓力下都會(huì)被擠壓粉碎，包括原子。

原子核外的電子都會(huì)脫離軌道，變成自由電子，這些自由電子充斥滿原子核的周圍，因此極大提高了星球的密度，這種狀態(tài)被稱為簡(jiǎn)并態(tài)。

2. 中子星

當(dāng)恒星內(nèi)部的能量消耗完后，若其質(zhì)量高于1.44倍但小于2倍太陽質(zhì)量，就會(huì)變成中子星。中子星是一種密度更為巨大的天體，其半徑只有幾千米至幾十千米，但質(zhì)量卻往往比太陽還大。

在這種巨大的壓力下，電子直接被壓入了原子核，變成中子。

中子星具有高溫、超強(qiáng)磁場(chǎng)等特征，一顆自轉(zhuǎn)的中子星會(huì)周期性地向外發(fā)生無線電波，因此被稱為脈沖星。

3. 黑洞

當(dāng)恒星內(nèi)部的能量消耗完后，若其質(zhì)量大于2倍太陽質(zhì)量，就會(huì)變成黑洞。黑洞是宇宙中具有最大密度和超高質(zhì)量的天體，它的引力強(qiáng)到連光線都無法從內(nèi)部逃脫，以至其對(duì)外不可見。在如此巨大的引力下，中子也會(huì)被撕碎，變成更基本的粒子。