一顆恆星的命運不僅由其體積塑造,更決定了它最終的歸宿。體積龐大的恆星會在劇烈的爆炸中終結,而體積較小的恆星則走向緩慢的消亡。五十億年時光的流轉中,太陽這顆處於中年期的小恆星,一直在燃燒著它的氫燃料。根據科學家的預測,再過五十億年,太陽將走到生命的臨界點,氫燃料耗盡,核聚變停止,引力將它緊縮,那時的太陽將在掙扎中走向末路。
為了延續生命,太陽亟需找到新的能量來源——它自身的氦元素。然而,要使氦元素燃燒,核心的溫度必須提升至原先的十倍以上,這才能透過核聚變將氦轉化為更重的元素,比如碳和氧。而這高溫的核心將是一個巨大的挑戰,因為讓氦原子接近到足以發生核聚變的程度是非常困難的。
隨著太陽逐漸向內收縮,自然之力會給它一個生存的機會,其核心在引力作用下變得異常熾熱。當溫度達到1800萬度時,氦便開始轉化為碳。太陽在求生的賭注中,進行著絕望的賭博,但死亡仍是不可避免的最終結局。
氫燃盡的恆星在100億年後,氦的燃燒也只能維持1億年。引力持續作用,氫燃盡後便開始燃燒氦,氦一旦耗盡,恆星試圖燃燒碳,但這注定不會成功。所有這些過程發生在恆星生命的末尾1/10。
燃燒氦所產生的巨大熱量會使得恆星的外層膨脹。在此階段,太陽的外層雖被引力勉強束縛,卻開始逐漸被蒸發。經過一連串的「宇宙打嗝」,被引力束縛的外層氣體逃逸,形成一個向外擴散的氣體殼,即「行星狀星雲」,這個美麗的氣體殼將圍繞著逐漸冷卻的太陽核心。此時的太陽核心已無法維持核聚變,它是否能抵擋住引力的侵襲呢?
與太陽大小相當的恆星在死亡前夕,會拋射出它們的外層物質。失去了核聚變產生的向外推力,引力佔了上風,恆星開始內縮。對於某些恆星來說,包括我們的太陽,在尋找對抗引力的方法時,找到了電子這一微小帶負電的粒子。
電子不喜歡緊密地聚集在一起,所以它們會相互排斥。如果電子被足夠強烈地壓縮,這種排斥力就能夠與引力抗衡,從而支撐起恆星。瀕死的太陽會收縮到地球般大小,此時被稱為「電子簡併壓力」的作用開始接替,阻止了恆星的進一步收縮,使其緩慢冷卻,最終成為一顆白矮星。
白矮星是一個奇特的天體,它的密度極高。比如,與地球大小相當的白矮星,其質量是地球的三十萬倍,哪怕是一小勺的物質都重達數噸,這無疑是個奇蹟。
白矮星標誌著類似太陽的恆星生命的最後階段,但它還未徹底消亡,仍將閃耀數十億年,慢慢散發出它剩餘的熱量。科學家們將白矮星比喻為「退休星」,因為它們所發出的光芒,是之前階段核聚變產生的重元素所形成的,正如太陽現在所做的,白矮星正消耗著它們的「一生積蓄」。
我們的太陽也將走向同樣的命運,然而,有些白矮星因為夥伴星的幫助,還會出現最後的波動。儘管太陽是孤獨的,但實際上超過半數的恆星至少有一個伴星,大多數是雙星系統,甚至多星系統。緊密的雙星系統中兩顆星的命運,可能會與孤立的恆星大相徑庭。
如果白矮星被另一顆恆星的引力吸引,如在雙星系統中那樣,它可以從夥伴那裡竊取生命。小而密的白矮星擁有巨大的引力,會從伴星那裡吸來氫氣流。如果白矮星從伴星那裡獲得足夠的物質,其質量達到一定程度,比如太陽質量的40%,那麼白矮星就會在劇烈的爆炸中消失,這被稱為恆星的「熱核暴漲」。
這種爆炸被稱為Ia型超新星。雖然太陽不會這樣結束生命(它的終結會很寧靜),但如果會這樣,那麼我們可能需要塗抹數億層的防曬霜或防超新星霜來保護我們的皮膚!