太陽死亡之後會如何？變成一顆太空“水晶球”

　　新浪科技訊 北京時間1月7日消息，據國外媒體報道，太陽看起來似乎是一個永遠燃燒的氣體球，但總有它會死去，這可能聽起來很讓人沮喪，尤其是對于那些在地球上生活了幾十億年的生物來說。但太陽的死亡也有光明的一面。根據2019年1月發表在《自然》(Nature)雜志上的一項研究，死去的太陽将留下一堆亮閃閃的遺産：變成一顆巨大的水晶，不過，這可不是你在普通枝形吊燈上能找到的那種水晶。

　　在讨論超大型恒星晶體之前，我們首先需要了解像太陽這樣的恒星是如何生存和死亡的。

　　從紅到白矮星

　　太陽通過原子的核聚變産生能量，它的巨大引力将恒星核中的氫原子擠壓在一起，聚變成氦原子，并在這一過程中釋放出的大量能量，向外推動，維持着良好的平衡狀态。隻要有足夠的氫燃料支持這個過程，核心的大小和溫度就保持不變(大約1500萬開爾文)。核聚變産生的能量輻射到整個太陽系，最終孕育了地球這個宜居星球上生命的演化。在太陽所經曆的生命周期中，這個燃燒氫的階段持續了約90%的時間，這一生命期的恒星被稱為“主序星”。目前，太陽的主序星階段已經經過了45億年——大約是它生命的一半。

　　當氫原子耗盡後會發生什麼?委婉地說，事情會變得有點瘋狂。如果沒有聚變氫所産生的能量向外的壓力，太陽的引力就會使其核心不堪重負，被擠壓成一個更小的空間，其溫度将提高十倍。不過沒關系，較重的氦原子核将開始聚變，再次産生向外的壓力來維持平衡。據預測，這将在大約50億年後開始發生，其标志是一種名為“氦閃”的能量突然噴發。在氦聚變過程中，碳和氧形成，核心的溫度再次上升。

　　不久之後，甚至更重的元素也開始聚變，使太陽整體上看起來會因物質消耗而有點糟糕。它将開始膨脹，猛烈的太陽風橫掃星際空間，太陽的外層将開始剝離。不過，太陽的質量還不足以爆發稱為超新星，而是會變成一顆紅。它可能會擴張到地球軌道之外，将我們的星球烤焦。

　　在紅末期，太陽外層殘存的氣體會被太陽風吹送進太空，并被電離成太陽等離子體，從而形成美麗的行星狀星雲。這個星雲内部富含新形成的重元素，将繼續用于産生下一代的恒星和行星。外層被剝離後，留存下來的将是被稱為白矮星炙熱恒星核。這是一個小而高密度的恒星，将在數十億年中逐漸冷卻和暗淡，成為太陽曾經地位的證明。

　　白矮星在數十億年後會永遠熄滅和變暗，但這并不是故事的結局。利用歐洲蓋亞任務的觀測結果，英國沃裡克大學的研究人員偶然發現了一個潛藏已久的白矮星秘密。

　　水晶白矮星

　　在形成後不久，白矮星就變得非常熱，輻射出之前主序星核心曾經擁有的強烈能量。在形成後數十億年間，白矮星将慢慢冷卻，并在某個時間點上，其内部的氧和碳将發生相變——類似于液态水凍結成固态冰。隻有在非常極端的溫度和壓力下，碳和氧才會固化形成一個巨大的水晶。

　　“所有的白矮星都會在其演化過程中的某個時刻結晶，而更大質量的白矮星會更快地經曆這個過程，”研究負責人、沃裡克大學物理系的皮埃爾-伊曼紐爾·特朗布萊在一份新聞稿中說，“這意味着我們星系中數十億顆已經完成這一過程白矮星，本質上就是天空中的水晶球。大約100億年後，太陽本身将會變成一顆白矮星。”

　　特朗布萊的團隊分析了蓋亞任務的觀測結果，測量了距離地球300光年範圍内15000顆白矮星的亮度和顔色，觀察到某種顔色和亮度的恒星數量過多(或“堆積”)。他們意識到，這組白矮星代表了恒星演化中的一個相似階段，這個階段具有适合發生結晶相變的條件，而這會導緻冷卻的延遲，從而延緩恒星老化過程。研究人員還發現，其中一些恒星的壽命延長了20億年。

　　“這是白矮星結晶，或者說液體轉變為固體的第一個直接證據，”特朗布萊在聲明中補充道，“50年前就有人預測，由于固化結晶作用，我們會在某些亮度和顔色下觀察到白矮星數量的堆積，直到現在我們才觀察到這一現象。”

　　結晶的白矮星不僅僅是一顆恒星。它們的量子構成不同于我們在實驗室裡可以重建的任何東西。當白矮星物質結晶時，其物質在量子水平上變得有序，原子核排列成一個三維晶格，形成一個金屬氧核和一個富含碳的外層。

　　因此，在太陽這樣的恒星死亡後，它們的故事還沒有結束。所有的白矮星都會經曆這個結晶階段，在星系中留下大量像鑽石一樣閃亮的恒星殘骸。