在一个晴朗的夜晚、完全没有光污染的地方,当你抬起头仰望星空的时候,会发现几千颗星星在你的头顶闪烁。
天文学家告诉我们:除了几颗行星、少数星云等天体结构外,其他的都是银河系内的恒星。其中近的距离我们仅有几光年,远的达到了数千光年。比如参宿四,距离我们640光年,却能跨越如此遥远的距离,将光线传播到地球,被我们观测。肉眼可见最远恒星海山二,甚至远在7500光年以外,依然有4.3等的视星等(肉眼可见最暗星等为6等),不能不说是宇宙中的奇迹。
可是,那些被我们看到的恒星,只是银河系无数天体中的佼佼者。还有更多的天体不够明亮,最终发出的光线在传播过程中逐渐被吸收或者分散,淹没在夜空之中。在我们方圆几千光年的范围内,恒星的数量又岂止是几百万颗!只不过,它们没有那么耀眼的光芒,无法被我们的肉眼观测到,必须借助望远镜才能发现。
(图片说明:哈勃太空望远镜拍摄到的比邻星,尽管距离我们非常近,但是不借助望远镜,我们是看不到它的)
比如目前发现距离太阳系最近的恒星比邻星,距离我们仅仅4.22光年,只有参宿四的0.66%。但是,直到1915年,天文学家才通过望远镜观测到了它。这是因为比邻星实在太小了,质量只有太阳的1/8左右,半径也仅有太阳的1/7。所以,即使如此之近,但比邻星的视星等只有11等左右,几乎只有参宿四的1/10000(有趣的是,两颗恒星的表面温度却非常接近,都只比太阳温度的一半高一点)。
实际上,参宿四这样的恒星是少数,据科学家的观测,银河系内只有20%的恒星比太阳大。而像比邻星这样的小天体,才是银河系中最常见的类型,它们就是红矮星。
所谓红矮星,也就是M型主序星,占据了银河系恒星总数的70%左右。通常来说,它们的质量通常不足太阳的一半,大部分都在太阳质量的1/3以下。由于质量小,所以红矮星内部的核聚变也相当温和,导致表面温度非常低,辐射少,有一些红矮星的辐射强度不足太阳的万分之一,所以它们普遍都非常暗。实际上,如果不借助望远镜,我们的肉眼根本看不见任何一颗红矮星——连最近的比邻星都无法看见,何况其他红矮星呢!
尽管它们是如此渺小,但正所谓“寸有所长”,红矮星有一个特点是其他恒星无法企及的——寿命。
你可能以为红矮星比较小,燃料也少,所以会更容易走到生命的尽头。实际上恰恰相反,由于质量小、核聚变速度极慢,所以红矮星的寿命普遍都非常久。
以我们的太阳为例:在它的核心区域,每秒钟有6亿吨的氢发生聚变反应形成氦,并且向外释放能量。这不仅仅是质量带来的结果,也是太阳维持现状的必要手段。如果反应速度比这慢一点,提供的能量少一点,太阳就会无法承受巨大质量带来的恐怖引力而坍缩。
按照这个速率,太阳的寿命将在大约50亿年后走到尽头。算上它已经度过的46亿年岁月,它一共可以在宇宙中存在差不多100亿年。
这里要说明一下:核聚变反应仅仅发生在太阳的核心区域,因为只有那里才有足够的温度和压力,符合反应条件。在太阳燃烧的过程中,核心处的氢不断地消耗,而外侧的氢会源源不断地供给到内部,提供新鲜的燃料。等到太阳死亡的那一天,它也不会完全烧尽所有的氢。
而质量更大的红巨星,燃烧也会更加剧烈,寿命也更短。当你抬头仰望夜空的时候,天上闪烁的恒星中,有很多都是这种短命的恒星,它们长的可以燃烧几千万年,短的甚至几百万年后就会烧光燃料,爆发为超新星。比如参宿四,很多人都期待看到它爆发的那一天。
(图片说明:科学家模拟的超新星爆发)
只有这些懂得珍惜自己燃料、精打细算的红矮星,才可以活得更久。
科学家告诉我们,即使是寿命最短的红矮星,也可以存在数百亿年;寿命最长的红矮星,甚至可能燃烧数万亿年。相比之下,我们的宇宙也才只有138亿年的寿命。
像太阳这样的黄矮星,死亡的时候还会膨胀为红巨星,大幅提高自己的亮度。但是,由于自身质量不足以将内部的氦元素聚变为更重的元素,所以即使到了死亡那一天,红矮星也不会像太阳那样膨胀,反而会开始收缩,变得越来越暗。
按照这个说法,那么在大约50亿年后,我们头顶上可见的恒星几乎全都会熄灭。虽然也会有一些新的恒星形成,但是随着大量的氢都聚变为更重的元素,恐怕那时候新的恒星数量也不会有现在多。
可以想象,在未来的某一天,可能宇宙中充斥着大量的红矮星,但是像太阳这样的黄矮星或者毕宿五这样的红巨星、参宿四这样的红超巨星却非常罕见。
哦对,那时的宇宙中可能还有其他的天体,比如行星、褐矮星、白矮星、中子星、黑洞——一个比一个“黑”。而且,随着宇宙的膨胀,天体之间的距离越来越远,它们的亮度将会进一步受到影响。
难道宇宙最终将会这样黑暗下去吗?
没有人知道,我们对宇宙的了解太少了,宇宙从哪里来,宇宙的能量从哪里来,我们都不知道。
从目前的理论来看,能量不可能凭空产生,所以看起来这个结局似乎不可避免。
或许,我们可以将希望寄托在黑洞身上。黑洞可以将宇宙中的天体都清理掉,然后释放出来,就像是将垃圾回收,变废为宝一样。不过,这种美好的愿望还有待于科学家的进一步研究,毕竟光是想得美,是不足以“拯救”宇宙的。
总之,既然宇宙大爆炸这么离奇的事都有可能发生,谁知道宇宙还会带给我们什么惊喜呢?