中国学者：超大质量黑洞竟然存在，恒星末期不是会爆炸吗？

对黑洞的观测总是让人十分惊奇，比如最近中国天文学家就发现了比太阳大70倍的“恒星级”黑洞，对于恒星演化的认知再一次被刷新。这让我们再一次思考这个问题：我们的太阳最终会爆炸吗？

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太阳会爆炸吗？

我们的太阳会爆炸吗？每个恒星都以超新星结尾吗？黑洞是如何形成的？我们每天仰望星空的时候都有这些问题。有些人说这是典型的“杞人忧天”，太阳和地球至少在我们有生之年不会有太大的变化。是这样吗？蓝之湾带您探索星空背后的科学。

地球依靠太阳来获取能量保持温暖和物质循环，我们相信每天晚上睡觉时，第二天早晨太阳一定会再次升起，照亮我们的世界。但是，在这个宇宙中，太阳会永远这样做吗？生死循环的定律在宇宙中也是适用的。随着这颗恒星年龄的增长，我们的太阳最终会发生什么？它会爆炸吗？还是安静的死亡？这个可怕的时间是多久？

太阳生命中的一天

我们的太阳是银河系中3000亿颗恒星之一。这些恒星是从瓦解的气体中诞生的。当气体云在其自身重力的作用下收缩或坍塌时，云中的原子移动的空间越来越少，这导致云内部的压力和温度升高。

一旦压力高到足以点燃氢燃烧，新生恒星就会“打开”或开始将氢原子转化为氦气。此过程产生的剩余能量以光子或光的形式释放。当这些光子从核心中挣脱时，它们会向自身施加向外的压力以抵抗重力（称为辐射压力），以防止云层崩溃。这些光子到达恒星表面并被释放后，恒星开始发光，宇宙中大多数恒星目前都处于氢燃烧阶段。

离开太阳的光子不会立即到达地球，而是以有限的光速传播，该行程时间大约为8分钟。因此，如果一个超级小人在太阳上扔了一块巨大的耐热毯，我们将生活在幸福的无知之中，如果持续了足够长的时间，我们地球将会陷入无尽的黑暗之中。

太阳等恒星的最终结局往往是这样的，在大约100亿年后，时间一般取决于恒星的大小。恒星将耗尽其核心中的氢以进行燃烧。目前，我们的太阳大约处于氢燃烧阶段的一半，这意味着它还有大约4.5-5亿年的时间才能燃烧殆尽。

恒星

红色巨星

一旦像我们的太阳这样的恒星耗尽了其核心中的氢，该核心将再次开始收缩。除了这次，不会有任何辐射压力来平衡重力。在该芯收缩阶段，芯中的温度和压力再次升高。恒星还燃烧核心周围各层中的氢，这一过程加热了恒星的最外层。这些加热的外层膨胀，导致恒星的整体尺寸增加。

现在更大，更蓬松的恒星具有较低的表面温度（因为现在相同的热量散布在较大的表面上），因此显得发红。处于演化阶段的恒星被称为“红色巨星”，其蓬松，轮廓不清的外边缘使它们显得模糊。

红色巨星大约是我们太阳的20到100倍。当太阳到达红巨星相时，它将变得如此之大，以至于吞噬水星和金星！天文学家对我们未来的红色巨人太阳是否还会吞噬地球或变得危险地接近问题持不同意见。无论哪种方式，我们都将无法再住在这里。

红巨星

同时，回到仍在收缩的红色巨星的核心，温度和压力最终变得如此之高，以至于该恒星开始燃烧下一个最重的元素氦。有时，这发生在称为氦闪光的能量爆发中。红色巨星相只持续约十亿年左右，才能发出氦气，这是恒星演化所需的时间相对较短。

超新星大爆炸

将氦气燃烧成碳元素后，恒星的余生取决于恒星必须启动多少质量。更大质量的恒星将继续燃烧穿过核心中一个元素的过程，使核心收缩直到下一个最重的元素开始融合。巨大的恒星将逐步“演绎”元素周期表，直到它们开始制造铁为止，铁是最重的元素，可以融合而无需输入额外的能量。铁芯最终是不稳定的，会导致巨大的快速爆炸，科学家称之为超新星爆炸。

超新星大爆炸

一颗超新星爆炸产生的光芒比1000亿颗恒星的总和还要亮。根据银河系中大量恒星的数量，以及恒星到达铁芯相之前的寿命，我们预计超新星将每100年发生一次，你看到过没？

像我们的太阳一样，小的低质量的恒星，其核心永远不会发热到足以燃烧任何氦元素。它们的外层（在红色巨人阶段膨胀的东西）由于强风而被吹走。然后，这种电离的气体在恒星周围形成了美丽的环，这些环被称为行星状星云，即使它们与行星无关。

白矮星

氦燃料耗尽后，我们的太阳将变成所谓的白矮星，不再具有产生能量的能力。这些恒星是如此密集，以致一茶匙的白矮星重5.5吨，这与地球上的大象一样多！即使它们不是通过聚变来产生能量，白矮星仍然可以发光。核心中产生的所有这些光子继续与表面竞争，这一过程可能需要数千亿年的时间。

黑矮星

最终，白矮星将耗尽能量，留下一个称为黑矮星的密实、深色核心。但是，宇宙的存在时间不超过140亿年，因此尚无足够长的恒星演化成黑矮星……然而，未来也许会出现。还有一种可能就是人类目前还没有发现。

如果白矮星处于双星系统中，换句话说，如果它们绕着与另一颗恒星共享的中心旋转，它们仍然有机会成为超新星。如果一个非常密集的白矮星将物质从附近的邻居身上拉走，那么最终增加的重力将使恒星无法承受。

白矮星所能承受的最重质量是我们太阳质量的1.4倍，天文学家称其为Chandrasekhar极限。一旦白矮星超过该极限，就会发生某种失控反应，因为所有恒星的物质都将在几秒钟内坍塌，从而导致剧烈的超新星爆炸。

超新星大爆炸的价值

我们知道超新星对生命极为重要，原因有二。第一，融合在恒星核中的所有元素将永远保持在那里，对我们来说毫无用处，如果不是超新星爆炸将它们送出太空的话。第二，我们提到过，元素周期表中除铁以外的元素不能与恒星融合，因为这种反应需要能量而不是产生能量。由于其他原子的高速碰撞而形成了比铁重的元素，这是高能超新星爆炸的副产物。正如天文学家卡尔·萨根（Carl Sagan）曾说过的那样：“我们都是由恒星构成的。”

形成黑洞

如果一颗恒星在其生命初期足够大，比我们的太阳大20倍以上，那么超新星之后留下的核将足够大而形成黑洞。黑洞是恒星状的核，如此密集，以至于甚至没有光也无法逃脱。进入黑洞表面的任何东西（称为事件视界）将永远被困在那里。

最近，我国天文学家首次观测到比太阳大70倍的黑洞，这个奇葩似地存在似乎违背了人们对恒星演化的认知，这个发现也震惊了天文学界。宇宙中大部分天体还是很神秘，人类每一次新发现都会让我们唏嘘不已，或许这就是探索的奥秘和兴趣所在吧。