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人类文明最后的希望:白矮星与黑矮星

时间:2019-08-23 14:56:30 浏览量:
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只要有能源,人类就能在这个宇宙中生存下去。

不幸的是,宇宙终将死亡。虽然过程缓慢,得经过许多个十亿年,但死亡终成现实。在宇宙的时间尺度上,像太阳这样的恒星很快就会消失。幸运的是,在人类的角度看来,有些地方会一直存在:死亡恒星的尸体——白矮星。

人类文明最后的希望:白矮星与黑矮星人类文明最后的希望:白矮星与黑矮星

在宇宙灭亡之前,它们可能是人类最后一个家园。这些奇怪的东西是什么?当它们最终死亡的时候又会发生什么?

不同恒星的寿命差异很大,这取决于它们的质量有多大。例如,超大质量恒星在形成后的几百万年内会剧烈而迅速地燃烧,最终在剧烈的超新星爆发中死亡。但这种情况很少见。97%的恒星将演化成白矮星从而结束自己的生命。恒星向白矮星演化的方式有两种:小质量恒星——所谓的红矮星——在亿万年的时间中燃尽,最终演化成白矮星。

像太阳这样的中等质量的恒星会更有趣,设想太阳是一个巨大的高压锅,通过引力作用将氢元素在核心处聚变为氦元素,元聚变释放出的巨大能量会使恒星保持稳定,达到一个微妙的平衡状态。当太阳变老时,核心中的氢元素将会耗尽,氦气将开始燃烧形成质量更大的元素,与此同时,太阳最外层将剥离。当这个过程结束时,太阳一半以上的质量将会以绵延数百公里的、壮观的行星状星云的形式,散落在宇宙空间之中。太阳只剩下一个核心。一颗白矮星诞生了,同时也就意味着一颗恒星的死亡。

虽白矮星只有地球那么大,其前身的直径大约是现在的100倍,然而它的质量仍然有以前的一半左右。这意味着它的密度非常大,一茶匙白矮星的质量好比一辆汽车。它表面的重力比地球要大10万倍以上。如果你试着在白矮星上着陆,那么你会立刻被重力挤压成一团热气腾腾的水坑。在白矮星周围生活的可能性极低,但还是有可能的。

大多数现存的白矮星以前都是恒星,以前的恒星在走向死亡的时候可能摧毁了曾经围绕着它的所有行星。但也不是全部:由于白矮星太小了,绕行行星只需要在日地距离的75分之一远的轨道上运行就能拥有液态水。这么近的距离有好有坏:比如,白矮星会潮汐锁定这颗行星,行星上要么永远是白天要么永远是黑夜。在这些极昼区和极夜区的边缘生活还是可行的。但是白矮星的能量输出非常稳定,所以实际上在它们周围生活,比在许多红矮星周边生活更安全。

这仍然是一种猜测,但如果我们能找到一个条件适宜的白矮星,并在它的周围定居,我们就可以拥有一个存在数十亿年之久的家。但是,为什么它们比其他类型的恒星更耀眼、更持久呢?

白矮星非常非常地热——比我们的太阳还要热40倍——是宇宙中最热的天体之一。但它们并不是非常活跃。它们内部所有的热量都被禁锢而无处可逃,只有外层物质才能逃逸到宇宙空间中去。但是宇宙空间大多是真空的,所以热量并不能通过热传导的方式进行传递。

能量逸散的唯一方式就是辐射。辐射的效率非常低,所以白矮星要花费数万亿年的时间来冷却,这可能使它们成为人类最后的避难所。在一个垂死的宇宙世界中,它们可能是光和能量的最后来源。据估计,白矮星持续发光的时间可能长达100亿亿年,比宇宙已经存在的时间还要多100亿倍。等到极其遥远的未来,没有一颗普通恒星会继续闪耀,星系也将消散时,白矮星才会逐个变成黑矮星。

此时,生命最后的希望也将逝去。

黑矮星是一个死寂的星球,没有任何剩余的能量可以释放,但是它的质量仍然大到杀死任何靠近的人。这那些黑矮星是如此之冷,几乎接近宇宙的最低温,暗弱得几乎无法看到。宇宙也将进入最后的阶段——热寂——留下一个面目全非的宇宙,一个绝对寒冷、绝对黑暗的坟墓,而黑洞和黑矮星则散落在亿万光年之外。

我们不知道在黑矮星的晚年到底会发生什么。如果质子——原子的基本组成成分之一——寿命有限,那么黑矮星将在若干个万亿年后慢慢消失。如果质子不会衰变,那么黑矮星可能会通过量子隧穿效应变成一个“纯铁球”,这段历程如此漫长,便是称其为“永恒”也不为过。

然后这些“铁球”将完全孤独地在黑暗的宇宙中旅行。

没有新的事情会发生……永远……

虽然这听起来有些沮丧,但是这一切距离我们今天还很远,也可能永远不会发生。即很久很久以后会发生什么并不重要。

至少现在,我们恰好生活在一个很好的时期,还能够对这个充满无尽的恒星、光芒和行星的宇宙满怀敬畏。并且今后我们肯定来得及到这些天体上做客。

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编辑:时雨
关键词: 白矮星黑矮星
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