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太空中最美的星象之一,哈勃捕捉到濒死恒星最后一刻

2020-04-06 16:42

相信了解恒星的都知道,恒星和行星、卫星一样都是有寿命,这三者简单的来说是寿命是没有区别的,但是如果这几种天体的质量不同,那么其最终的结果都会变得不一样,例如质量越大的恒星,其到了一定的年龄之后就会变成一枚红特超巨星,然后拼命的往外抛出质量,如果这个阶段,抛出的质量很多,但是仍然有很多的话,那么最终质量极大的它有可能会步入超新星,要么选择成为一枚中子星,要么成为一个黑洞。

【科技讯】1月29日消息,据媒体报道,哈勃太空望远镜曾捕捉到一颗濒死恒星在生命最后时刻的样子。在这张照片中,“哈勃”望远镜对处于武仙座的NGC6210行星状星云进行了深入探究。NGC6210行星状星云距离地球大约6500光年,在这个星云的中心地带,是一颗质量比太阳稍小、正处于濒死边缘的恒星。这颗恒星的“死亡阵痛”生成了多个对称程度不同的物质外壳,令NGC6210行星状星云具有了奇特的球根状外形。

若以太阳系中其他在同一时间形成的天体的年龄来衡量,太阳大约已经有46亿岁了。那么,太阳会永恒吗?最近,科学家们对太阳系的末日以及发生时间做出了新的预测,根据对其他恒星的观测,天文学家预测太阳将在大约100亿年后到达生命的尽头,最终会变成一个行星状星云,就像一个由气体和尘埃组成的发光气泡。

太阳系是由气体云形成的,气体云形成了原恒星、原行星盘,最终形成了后来的行星。我们太阳系历史上最伟大的成就是创造和形成了我们今天所拥有的地球,它可能并不像我们曾经认为的那样是宇宙中罕见的。我们的星球会存在很长一段时间,但是就像这个宇宙中的其他事物一样,我们不会永远存在。

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一颗濒死恒星在生命最后时刻的样子

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那么那些质量没有那么大的恒星呢?这相信是不少人心中的疑惑,就拿太阳来说,20亿年后的它将成为一枚红巨星,然后抛出自己的质量,让自己变得越来越大。但其实太阳的质量并不多,过多的抛出就会导致太阳最后只剩下原本质量的10分之一,那时太阳的归属是什么呢?

  “哈勃”望远镜的这张照片以前所未有的清晰度展现了NGC6210行星状星云的内部结构,位于中心地带的恒星被稀薄的浅蓝色气泡所包围,揭示了一个精致的细丝状结构。闪闪发光的气泡与不对称的淡红色气体结构缠绕在一起,而在这个气体结构内,空洞、细丝和柱状物清晰可见。

在大约50亿年内,太阳将变成一个红巨星。太阳的核心会缩小,但其外层会扩展到目前的火星轨道,甚至吞噬整个地球(如果那时候地球还存在的话)。有一点肯定的是,人类将不会存在。事实上,人类只剩下大约十亿年的时间,因为太阳的亮度每十亿年增加10%左右,大大增加的亮度将终结地球上的生命,届时海洋会蒸发,地球表面会变得很热,水也无法形成,除非我们找到逃离地球的办法,否则人类将不复存在。

我们知道它花了138亿年来创造地球,但我们不会永远持续下去。

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  行星状星云实质上是一些垂死的恒星抛出的尘埃和气体壳,是恒星生命最后时刻的精彩呈现。它们一般包围在大小与太阳相当或比太阳稍小的恒星周围。行星状星云其实与行星毫无关系,只是因为它们在早期望远镜观测下与巨行星有相似之处,才获得了这个名称。一旦耗尽为其“热核发动机”准备的燃料,恒星的生命也就结束。

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答案就是行星状星云,如果有留意这类星象的话,就会知道这是太空景象中最美的一种画面,犹如一颗蓝色的眼睛在太空闪烁,其体积按照天文学家的推断,大约直径在一光年左右,其中颜色一般都是宝蓝色,或者是像海王星和天王星上的那种颜色。但追朔其这种星象的出现,其实是一种预示。

  据估计,类日恒星的寿命约为100亿年。当恒星处于濒死状态时,它会变得很不稳定,抛出外层形成行星状星云。剩余的则是炽热、微小的恒星残骸——白矮星。NGC6210行星状星云内部的白矮星(处于这张照片的中心)会逐渐冷却下来,然后慢慢消失殆尽。

由天文学家组成的国际团队通过计算机建模确定,就像宇宙中90%的其他恒星一样,太阳最有可能从红巨星收缩,变成白矮星,最终以行星状星云(垂死的恒星抛出的尘埃和气体壳,直径一般在1光年左右)结束这短暂的一生。来自英国曼彻斯特大学的天体物理学家Albert Zijlstra解释道,当一颗恒星死亡时,会将包裹它的大量气体和尘埃喷射到太空,包裹物可能达到恒星质量的一半。到目前为止,太阳生命中的燃料正在慢慢耗尽,直到最后死亡。

当两个物体在太空中相互撞击时,由此产生的碰撞对于其中一个或两个都是灾难性的。即使地球已被击中并且很可能在未来再次被击中,这种碰撞发生的可能性足以摧毁我们的星球,即使在天文时间尺度上也是如此。我们的星球将以另一种方式实现其灭亡。

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但一枚恒星出现了这个景象,那么就如人被下了病危通知书,恒星之所以会出现行星状星云,就是因为该恒星内部维持存活的氢能量不断排出太空而导致的,而据了解,这个行星状星云的寿命大约是3万多年,因此,也就是说,但这枚恒星周边开始出现这种现象,那么也就意味着这枚星球只有3万年的最后时光,对于我们来说,或许很漫长,但是对于星球来说,是非常短暂的。

该团队创建的数据模型实际上可以预测不同类型恒星的生命周期,从而计算出与不同恒星质量相关的行星状星云的亮度。行星状星云在整个可观测的宇宙中都比较常见,其中包括螺旋星云、猫眼星云、环状星云和泡状星云。

未来许多灾难性事件等待着我们的世界,但地球将在大多数情况下存活下来。

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大约25年前,天文学家注意到了一些奇怪的现象。其他星系中的行星状星云都具有相同的亮度。这意味着,至少在理论上,通过观察其他星系中的行星状星云可以计算出它们有多远,但模型却与数据相矛盾。数据表明,像太阳这样的低质量恒星可以演化为明亮的行星状星云,但模型认为这是不可能的,任何小于太阳质量两倍的行星状星云都很微弱,无法观测到。

人类在地球上发生的最大爆炸事件是1961年引爆的苏联沙皇邦巴。核战争以及随后对环境的破坏是人类可能走到尽头的一种潜在方式。然而,即使地球上的所有核武器都被立即引爆,地球本身也将保持完整。从触发全球气候灾难到热核战争,人类无法做到的任何事情都将真正摧毁地球。

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最近,新模型解决了这个困扰,表明太阳是可以产生可见星云的恒星质量的下限,更大的恒星则会产生更明亮的星云。对于其他质量的恒星,预测的亮度非常接近已经观测到的结果。通过这一结果,不仅可以测量遥远星系中几十亿年的恒星的存在,甚至可以预测出太阳在死亡后的形貌。

今天,在地球上,海水只会沸腾,通常是在熔岩或其他一些过热物质进入时。但在遥远的未来,太阳的能量将足以实现它,并在全球范围内。

文/朱张航宇

20亿年后,来自太阳的能量输出增加将使地球的海洋沸腾,但地球本身将会存活下来。

参考文献:The mysterious age invariance of the planetary nebula luminosity function bright cut-off, Nature Astronomy, 2018, doi:10.1038/s41550-018-0453-9.

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【本文作者环球科学大观授权维权骑士士值品牌馆】分发

一系列剧照展示了银河系与仙女座星系的合并,以及天空在发生时将如何与地球不同。这次合并将在未来大约40亿年后发生,巨大的恒星形成爆发导致一个红色无死的无气体椭圆星系:Milkdromeda。单个大椭圆是整个本地组的最终命运。尽管涉及巨大的星级和数量的恒星,但在这次事件中只有大约1000亿颗恒星会碰撞或合并。

在大约40亿年中,仙女座星系和银河系将合并,但影响我们的引力弹射和恒星碰撞是不受欢迎的。

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在经过大约五十到七十亿年后,太阳将耗尽其核心的氢气。内部将收缩,升温,最终氦融合将开始。在这一点上,太阳会膨胀,蒸发地球的大气层,并对我们表面剩下的任何东西进行烧焦。但即使发生灾难性事件,地球仍将是一颗行星,尽管与我们今天所知的世界截然不同。

又过了大约60亿年,太阳会膨胀,吞噬水星和金星,但地球将会持续存在。

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当太阳成为一个真正的红巨星时,地球本身可能会被吞噬或吞没,但绝对会以前所未有的方式被烘烤。金星和Merucry不会那么幸运,因为太阳的红色巨型半径将轻松地包含我们太阳系的最内层世界,但据估计地球将安全大约10到2千万英里。

我们的红巨星将在大约95亿年后死亡,地球继续无限期地绕太阳的尸体运行。

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当较低质量的太阳状恒星耗尽燃料时,它们会在行星状星云中吹掉它们的外层,但是中心向下收缩形成一个白矮星,需要很长时间才能褪到黑暗。我们的太阳将产生的行星状星云应该完全逐渐消失,在大约95亿年后,只剩下白矮星和我们的残余行星。有时候,物体将被彻底撕裂,在我们的太阳系剩余物中添加尘埃环,但它们将是短暂的。

10^15年后,我们的白矮星将完全降温,但地球将保持不受干扰。

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白矮星,地球反射太阳光的精确尺寸/颜色比较。当白矮星终于将最后的能量消散掉时,它们最终都会成为黑矮星。然而,白/黑矮星内的电子之间的简并压力总是足够大,只要它不会产生太多的质量,以防止它进一步坍缩。这是我们的太阳在估计10 ^ 15年后的命运。

10^19年后,星系质量之间的引力相互作用可能会将剩余的太阳系驱逐出去。

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当恒星系统之间发生大量的引力相互作用时,一颗恒星就可以从它所属的任何结构中射出足够大的一脚。我们甚至在今天观察银河系中的失控恒星; 一旦他们离开,他们将永远不会回来。据估计,我们的太阳将在10 ^ 17到10 ^ 19年之间的某个时间点发生,后一种情况更可能发生。然而,大多数情况都涉及地球

  • 月球系统在发生这种情况时仍然与太阳结合。

随机合并,碰撞或重力抛射都是可能的,但代表了不太可能的结果。

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随着时间的推移的特定配置,或与通过的大质量的奇异重力相互作用,可导致太阳和行星系统中的大体的破坏和弹射。在太阳系的早期阶段,许多质量只是从原行星之间引起的引力相互作用中射出,但在后期阶段,它只是随机遭遇导致行星射出,而且比那些将抛出整个太阳系的物质更少。

相反,当我们的轨道通过引力波衰变时,地球的最终消亡就会发生。

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在太阳变成黑矮星之后,如果没有任何东西弹射或撞击地球的残余物,最终引力辐射将使我们旋转并被太阳的残余物吞噬。

经过大约1025年,我们最终会被我们残余的黑矮星吞噬。

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当物体在另一个质量周围的轨道上太近时,例如白矮星(或黑矮星,在遥远的未来),引力波将使它们以逐渐更快的速率进行激励,而潮汐力将物体撕裂成环状和/或碎片盘。这将是使我们的星球灭亡的最终命运。