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曾經聽說過一種非常離奇的理論，太陽死亡了之后木星將會替代太陽的位置，成為下一任太陽，繼續照耀整個太陽系！當然這也就是某些連民科都算不上，卻一直對攤煎餅理論無比執著的那位大神的一家之言，我們笑笑也就罷了！但事實上太陽真的會死，而宇宙中所有的恒星都會走向死亡，這是不可避免的自然規律，那么作為恒星子民的行星會是怎么樣的命運？  一、恒星有幾種命運？它所在恒星系的行星命運又如何？ 大多數恒星未來的發展命運，在恒星誕生的那一刻就注定了，唯一不同的是不同的恒星會有不同的命運！ 1、小質量恒星 也就是大家俗稱的紅矮星，低于太陽質量35%以內的恒星，會有充分的對流層，氫元素劇變后的氦元素不會堆積在內核，會通過對流分散在恒星各處，而位于恒星其他區域的氫元素則可以通過對流到內核徹底燃燒，因此紅矮星的氫元素利用率極高，它的壽命超長！它會保持穩定發光數千億年！  但這并不表示紅矮星的行星就可以高枕無憂了，事實上如果要讓紅矮星的行星宜居的話，它的距離必須要足夠近，因此潮汐鎖定可能行星的命運，而太近的距離會導致另一個結果，紅矮星一旦大型耀斑爆發（規模可能達到太陽最大耀斑的一萬倍），行星的命運是可想而知的，所以，無需等恒星壽終正寢，行星就已經“死了"！ 2、類日恒星與中等質量恒星（7-10倍太陽質量以內） 這類恒星（大于0.8倍太陽質量）由于在內核與外部對流層之間存在一個輻射層，對流并不徹底，因此在氦元素堆積之后會有紅巨星時代，比如太陽的紅巨星時代將會膨脹到地球軌道附近，也就是說太陽的半徑將高達1個天文單位！  0.8-2.2倍太陽質量的恒星還有一個氦閃時代，因為氦元素在內核堆積，但恒星的內核溫度并不足以點燃氦元素聚變，但在后期中心氫元素逐漸耗盡，引力坍縮能積聚，將會出現氦燃燒階段，這個過程非常短暫，只有數分鐘，但是放的能量僅次于超新星，它不會把恒星炸散，但卻會拋灑大量的恒星物質，這對于恒星系內的行星可不是一件什么好事。輕者被剝離大氣，重者行星表面都可能被橫掃。  太陽的光度變化曲線，尖峰就是氦閃時代，第一次氦閃會在太陽脫離主序星12億年后發生，以后會越來越頻繁，一直到太陽的白矮星時代才會結束。 2.25到7-10倍太陽質量的恒星則能直接燃燒氦元素，因此它不會經歷氦閃時代，但紅巨星仍然是必經之路！紅巨星極有可能吞噬距離比較近的行星，比如全天區著名的紅巨星，盾牌座UY，它的質量并不高，大約只有太陽質量7-10倍，但它的直徑卻已經膨脹到了太陽的1,708 ± 192倍，如果在放在太陽系的話，其外緣能達到土星軌道附近！  上圖正中最亮的那顆為盾牌座UY 即使如太陽，它的紅巨星時代都有可能吞噬水星，但地球也許不會，因為太陽成為紅巨星后質量大量丟失，地球會脫離原來的軌道而距離太陽更遠，因此可以逃過吞沒的命運，但經歷和氦閃和紅巨星時代的地球，早已死氣沉沉，是否被吞噬，我們并不是特別關心。  最終這個級別的恒星未來將在失去輻射壓后內核坍縮為簡并氦核（超過0.5倍太陽質量），或者兼并碳氧內核（太陽質量），甚至更重的簡并元素內核，這和末期內核能達到的溫度有關（內核溫度與質量直接相關）！  一般認為能到最后鐵核坍縮形成超新星爆發的需要7-10倍太陽質量以上，但也有可能低至5-6倍！  0.8–8 M☉的恒星典型演化過程。 3、大質量恒星和超大質量恒星 7-10倍太陽質量以上的恒星最終命運都一樣，未來面臨的將是超新星爆發，所不同的只是它們經歷的過程，我們來了解下大質量恒星超新星爆發前的狀態，內核溫度夠高，元素可以從氫氦碳氧氖鎂硅硫鈣一路到鐵，此時鐵核再無可能聚變，因為鐵元素后的元素形成需要大量的結合能，而此時沒有輻射壓的支撐，外殼重力坍縮，超新星就此爆發，一次超新星爆發產生的能量超過10^46焦耳。   這種星系級別的能量爆發，行星被摧毀是非常有可能的，比如《星際迷航11》中就有一個橋段，大意是羅慕倫行星被附近恒星爆發的沖擊波摧毀，但事實上卻不會發生，因為在即將超新星爆發的附近不可能存在宜居行星，紅巨星時代的高溫早就將宜居帶內的宜居行星烤成地瓜，不過這個特效剛好可以示范下超新星爆發如何摧毀圍繞它公轉的行星！  甚至超新星爆發都可能摧毀它的伴星，上圖是第谷Ia型超新星爆發時伴星得以幸存的示意圖，這算是一個比較不錯的結果！超新星爆發都可能摧毀恒星，它星系內的行星就更不在話下了！ Ia型超新星：白矮星吞噬伴星質量超過錢德拉塞卡極限（1.44倍太陽質量）發生的超新星爆發，罕見的可能是兩顆白矮星合并。 超大質量恒星，大于40倍太陽質量 這是一個比較有意思的級別，是否會膨脹成紅巨星最關鍵的一個因素是輻射層的厚度，它會阻止對流層到達恒星表面，但由于這個級別的恒星表面溫度極高，強烈的恒星風會將表層物質逐漸剝離，在恒星演化到紅巨星階段前即核心的對流層就延伸到了表面，因此它不會經過紅巨星階段。 大質量恒星內部非常復雜，不同金屬豐度與質量的恒星演化之間都會有差別，一般20-30倍太陽質量以內的恒星內部鐵核崩潰后將超新星爆發，內核坍縮成中子星，高于這個質量則坍縮成黑洞，而更高質量的比如60-133倍太陽質量的恒星，內核溫度極高，極致能量的 γ 光子會因相互作用產生正負電子對而湮滅，但這個過程導致能量損失而不穩定，最終內核輻射壓減小而坍縮溫度劇升引發超新星爆發，整顆恒星可能被炸散，不留一點殘骸！ 超過愛丁頓極限的恒星 40倍以上的恒星不會經歷紅巨星時代的關鍵原因就是大質量恒星會接近或者超過愛丁頓極限（太陽質量的150倍），這個是恒星的輻射壓與引力坍縮平衡的一個參考值，接近或者超過這個極限恒星會變得基不穩定，比如R136a1（太陽質量的256倍）正在大量失去質量，據估計R136a1誕生時高達320倍太陽質量（它可能是多顆恒星合并合成），在數百萬年間已經損失了60倍太陽質量。 大麥哲倫星系蜘蛛星云中的R136a星團 天文學家認為在200-250倍以上的恒星極有可能直接坍縮成黑洞，但因為對如此高質量的恒星內核結構不太了解，甚至對這類恒星的結構也存在不確定性，因此也有可能發生與如上文的超新星爆發，中心不會留下任何天體，只有一片恒星的殘骸-星云！ 這類恒星周圍即使誕生恒星也難以存在生命，而我們尚未發現這類巨型恒星周圍存在行星，不過即使存在，那么強大的恒星風比太陽上最劇烈的耀斑還要強得多，其周圍的空間環境是極其惡劣的。 三、我們能改變這個命運嗎？ 就現代人類掌握的科技而言，我們是不可能改變這個結果的，氦閃更不用說了，甚至連太陽強一些的耀斑爆發我們都難以承受！ 比如1989年魁北克大停電就是太陽X級耀斑爆發所致，這種地球磁場受到高能帶電粒子沖擊引起的波動在長距離輸電線上感應出的電流，導致變壓器磁通過飽和出現保護性跳閘甚至燒毀的嚴重后果，在大規模跨區域電網中是難以避免的，除非都改成區域性獨立電網，或者對這種感應電流加以檢測，及時斷開保護電網，但停電是無法避免的。 無疑《流浪地球》中將地球直接用行星發動機推走明顯是最好的辦法，不過可惜的是首先要讓地核冷卻，否則薄薄的地殼下就是液態巖漿，強大的行星發動機很容易導致地殼破裂，繼而引發火山噴發，而這對于人類來說仍然是一件難以完成的任務。 四、哪類恒星周圍才能善終？ 似乎沒有一種恒星可以讓它的行星快快樂樂過完一輩子嘛，其實也并不全對，在太陽0.5倍-0.8倍之間，有一個比較小的區間，這類恒星不會經過中心氦元素堆積造成的氦閃，也不會像對流層直達恒星表面的0.4倍以下紅矮星劇烈的耀斑活動，因此對于行星來說，這類恒星最適合宜居的。 天倉五就是這樣一顆恒星，距離太陽約12光年，質量約為太陽的0.8倍，它壽命比較長，表面活動很低，不過它是一顆比太陽更古老的恒星，另根據2004年英國由珍·格里維斯領導的天文學家小組觀測顯示，天倉五的塵埃盤密集度偏高，距離恒星偏近（10天文單位），太陽系的柯伊伯帶在30-50天文單位外，這表明天倉五周圍的行星遭受撞擊的概率可能比地球高十倍！ 看來在哪都有不如人意的缺點，“金窩銀窩不如自己的狗窩”，太陽系就挺好的！我們安心呆著吧，發展科學技術，未來擴大搜尋范圍，給咱地球找個更好的婆家！ |
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