郭可讓
天氣晴朗的夜晚,繁星滿天。假如你有興趣和毅力,不妨數數天上到底有多少顆星。肉眼可以看到的星星大約有6000來顆,其中99%以上是由熾熱的氣體組成的,并能自己發(fā)光,我們稱之為恒星。太陽就是一顆恒星。
太陽發(fā)出目前光亮的“壽命”大約是100億年。這100億年的“光輝”一生究竟是怎樣度過的呢?在恒星中,太陽算是長壽的,還是短命的?太陽“死亡”時會出現什么情況呢?天文學家日復一日,年復一年地堅持觀測星空,并動用人類已知的科學知識進行分析判斷,努力尋找這些問題的答案。
在天空的幾乎每個地區(qū),天文學家都能找到由氫和塵埃組成的“云霧”,并把它稱之為“星云”。星云的體積和質量很大,但密度十分稀薄,幾乎接近于真空。當星云的密度超過一定限度時,就會在引力的作用下發(fā)生收縮,使星云形成“球狀體”。這時,似星非星,似云非云,溫度升高到幾百度,有的球狀體開始發(fā)出紅外線輻射,成為人們觀測到的“紅外星”,這是胎兒期的恒星。紅外星進一步收縮并發(fā)生旋轉,成為球體,內部溫度升到幾千直至幾百萬度,并開始發(fā)光,天文學家給它起名為“原恒星”,它標志著恒星“嬰兒”誕生了!當原恒星的中心溫度上升到千萬度以上時,氫核聚變?yōu)楹ず说姆磻徒舆B不斷地發(fā)生,恒星的“兒童時代”宣告結束,它“成人”了,變得光芒奪目,領到了“恒星身份證”,進入了“主序星”階段。
如果構成恒星的氣體和塵埃的總量當初就很大,那么形成的是一顆亮度、質量、熱度都很大的恒星,叫藍巨星。它的表面溫度可達50000℃,發(fā)出強烈的白光,質量是太陽的幾倍乃至幾十倍。藍巨星質量雖大,但消耗氫燃料的速度比太陽快得多,因而壽命比太陽短得多。例如藍巨星參宿七,質量是太陽的20倍,壽命卻只有1000萬年左右。
相反,形成時質量很小的恒星,表面溫度低,發(fā)出紅色的光。由于輻射能量少,消耗質量的速度緩慢,這紅色的小恒星(學名紅矮星)的壽命可達幾萬億年,是恒星世界的“老壽星”。
質量同太陽差不多的恒星,表面溫度大約6000%,發(fā)出黃白色光,壽命幾十億到一百多億年。
當恒星中心地區(qū)的氫全部轉化為氦以后,圍繞中心區(qū)的中介層中剩余的氫開始核反應。中介層的氫核反應會迅速向外層轉移,推動外層膨脹。使恒星的體積增大幾千幾萬倍,并使表面溫度下降,形成溫度低、體積大、顏色紅的紅巨星。太陽在紅巨星階段大約停留十億年左右。
經過紅巨星階段后,恒星便進入了它的晚年期。恒星中心地區(qū)隨著溫度不斷升高,氦聚變成碳,碳又變成更重的氧、硫、鐵。恒星的密度越來越大,體積縮小,變成了發(fā)出強白光的白矮星。白矮星的體積大都比地球要小,但密度卻是水的幾萬倍以至上億倍。由于內部核反應逐漸停止,白矮星的溫度和光度緩慢下降,也許要經過幾十億年,最后變成光度非常微弱的“黑矮屋”——恒星也就宣告死亡了。
不是所有的恒星都能像白矮星這樣“壽終正寢”地結束生命。質量比太陽大幾倍以上的恒星,一旦內部核反應結束,會發(fā)生劇烈的爆炸,把它的物質拋向空間的四面八方,這就是超新星爆發(fā)。超新星爆發(fā)時的亮度急增幾千萬倍乃至一億倍以上,要經過幾個月時間才慢慢變暗下來。劇烈爆發(fā)把很大一部分恒星物質拋射到周圍的空間中,成為彌漫星云,這些星云又成為形成新恒星的基礎。公元1054年,我國天文學家楊惟德曾發(fā)現并詳細記載了一顆超新星爆發(fā),它形成了我們現在所看到的蟹狀星云。超新星爆發(fā)后的殘骸,會形成密度高達水的百萬億倍的中子星。20世紀30年代,科學家根據原子核理論曾經預言,星空中應有中子星存在,1967年終于在天空中觀測到了中子星??茖W家還預言,如果恒星的殘骸超過太陽質量的2倍,密度比中子星更高,那么,連光線都會被它全部吸引進去,一切東西只能進去不能出來。這種天體發(fā)不出光來,因此稱它為“黑洞”。到目前為止,已經在天空中的一些區(qū)域發(fā)現了若干處“黑洞”跡象。但是否真的存在黑洞還有待進一步探究。
總結恒星一生的歷史,我們可以看出它的演化流程:
太陽在原恒星階段大約為幾千萬年,主序星階段100億年,紅巨星階段10億年,白矮星階段幾十億年,最后變成黑矮星死亡。太陽已經存在了50億年,作為主序星,還有50億年的壽命。一旦太陽變成了紅巨星,它的亮度將增大幾百倍,半徑將增大幾十倍,地球表面溫度也將達到300—500℃,地球上的生命或許就該結束了。那時,人類將怎么辦呢?我們還是不必杞人憂天吧!