太陽滅亡之後會怎麼樣?
太陽滅亡之後會有什麼變化?會產生什麼?會對宇宙有影響嗎?為什麼?如果真的滅亡的話又會是以什麼樣的方式滅亡?
首先,太陽是一個小質量恆星(M&<2.3M⊙)。注意,這種小質量的恆星,由於核心溫度不太高,He並沒有發生聚變。所以,按照pp鏈反應積累下來的He一直留在恆星中,如下圖:
圖1 小質量恆星燃燒殼層
所以,在開始偏離主序星帶的演化過程中,He核外的H殼層在燃燒,He元素積累,而He核由於沒有很強的輻射壓與引力對抗,故引力收縮,引力勢能轉變成熱輻射注入H殼層,外層膨脹,表面溫度下降,進入亞巨星分支(subgiant branch).在HR圖上表示為,光度近乎不變,而表面溫度降低的一條水平直線。
表面溫度下降到一定程度後,不透明度增加,恆星內部的對流對溫度的影響佔主導作用,此時內外溫度的溫度梯度應很小,故視作溫度不變,恆星繼續膨脹,進入紅巨星分支(red-giant branch)。在HR圖上表示為,表面溫度近乎不變,光度迅速上升的一條豎直直線。
二者表示如下:
圖2 亞巨星分支及紅巨星分支
當恆星進入紅巨星分支後,要考慮這樣一個問題。此時恆星的燃料依舊是H,而He依舊在積累。那麼隨著He的增多,依舊引力收縮的原因,恆星核心的壓力應快速增大。但是這個壓力有沒有上限呢?答案是有的。由於電子是費米子,高中同學都應該知道泡利不相容原理.電子之間會有電子簡併壓,阻止核的收縮。所以,核心壓力達到一定程度就不再增大。(此時壓力主導為電子簡併壓,而非熱壓、輻射壓)
好回到恆星演化,由於H的燃燒,以及引力勢能的釋放,核心溫度一直在上升,最後,當核心溫度Tc大於10^8 K時,終於發生了He閃。
He閃發生在紅巨星分支的頂點,此時核心He開始爆燃(注意是爆燃,並非穩定燃燒),核心溫度急劇上升,熱壓又開始主導核心壓力,核心膨脹降溫,電子簡併解除,開始穩定的He燃燒。此時,由於He閃並未造成恆星光度升高,反而由於He核膨脹吸熱,恆星光度下降。此時,進入水平分支(horizontal branch)
圖3 由紅巨星分支進入水平分支
恆星在水平分支的時間並不長,在這段時間裡,核心主要按照CNO鏈進行核反應,核心He枯竭,堆積CO核,CO核引力收縮,加溫He和H殼層燃燒,溫度上升,核半徑擴大(因為He和H都在燃燒),核心再次電子簡併,相當於一顆CO白矮星。此時類似於紅巨星分支,表面溫度不變,但是光度更大,成為紅超巨星(red supergiant)。
圖4 漸進紅巨星分支
圖5 漸進紅巨星分支在HR圖上的位置
He層燃燒不穩定,經歷多次He閃,輻射光子驅使外殼層震蕩,幅度越來越劇烈,形成熱脈衝,最終,外層會被拋射進空間,形成行星狀星雲(planetary nebulae)和高溫簡併CO核。
CO核心高度簡併為白矮星:
圖6 形成白矮星
白矮星經過非常長時間的熱輻射後,溫度降低,光度下降,形成黑矮星。
綜上,太陽最後經過足夠長時間,會形成黑矮星。
以上
謝邀。其實有一些回答已經挺詳細了,不過作為知乎上第一個被邀請的問題,還是再貢獻一點附加知識吧。
和宇宙中億萬的恆星一樣,太陽是一個還處在壯年期壽命漫長的巨大氫氣球。要了解太陽的滅亡,我們得先談一談它的誕生。和所有其他的恆星一樣,太陽出生在一團星雲中。星雲的主要成分是氫,在自身重力的影響下,這些氫原子和氫離子會向星雲的中心坍縮。隨著越來越越多的氫被壓往中心,星雲中心的溫度越來越高,壓強越來越大,而達到某個臨界值的時候,第一個聚變反應就開始了。隨著第一對氫原子核聚變成氦,這個反應里釋放出的巨大能量成為了聚變這個鏈式反應的種子,讓周圍更多的氫參與聚變,就形成了恆星。
恆星在穩定的生命階段都有兩種力互相作用。一種是聚變產生的能量往外作用的斥力,另一種是自身質量向內的坍縮力。這兩個力在恆星大部分的時間裡互相平衡。如果聚變多了,外斥力變大,恆星嚮往擴張,中心壓強降低,聚變就回到平衡的速率;如果聚變少了,外斥力減小,恆星向內坍縮,中心壓強變大,聚變加速,仍然會回到平衡的速率(實際上太陽中心的平衡是非常穩定的,這個描述的過程只是為了讓大家有個對動態平衡的直觀認識)。這個穩定的階段的恆星被叫做主序星。隨著時間的流逝,越來越多的氫變成了氦,可以參與聚變的氫元素越來越少,恆星的體積和質量會略有減少。
每一個恆星的行程大同小異,而恆星最終的命運卻各不相同。對於我們人來說,帝王將相寧有種乎,只要努力總能在很大程度上改變自己的命運。而恆星就不一樣了,它們的出身(初始質量)幾乎是它們命運的唯一主宰。從誕生到主序星,大部分恆星的演化過程都是一樣的,所不同的是時間的長短。如果初始的質量大,坍縮的力就大,而相對應的聚變速率就高;而如果初始的質量小,重力的坍縮就小,相應的聚變速率就低(簡單來說,人的一生就是吃XX噸食物,吃得越多走得越快 &>_&
當度過了主序星的階段(絕大部分的氫聚變成了氦),質量不同的恆星就分道揚鑣了。對於我們的太陽來說,氫的減少會讓聚變速率降低,佔了上風的坍縮力會進一步增大內部的壓強和溫度。恆星內核周圍一圈的氦達到了臨界點,於是開始聚變成更重的碳。隨著越來越多的氦參與聚變,太陽的外層會慢慢擴張並降溫,變的不再那麼明亮。這個階段的太陽(恆星)被叫做紅巨星。太陽的表面會吞沒水星、金星。而地球的命運仍然是未知的——雖然物理學家們做了無數的模擬,我們仍然不能確定地球會不會被太陽吞沒。對於地球上的生命來說,倒是沒有什麼太多的疑問——就算降低,紅巨星太陽的表面溫度也有3000度。當太陽連氦也全部聚變完之後,會進一步收縮,直到核心(初始太陽的80%)變成白矮星,而外層會繼續擴散,成為行星狀星雲。白矮星會逐漸冷卻,直到最後變成黑矮星。
聽起來沉悶乏味,是不是?質量大(&>8倍太陽質量)的恆星的星生就精彩多了。
主序星階段完成以後,這些質量大的恆星會進入超紅巨星階段。這個階段仍然以氦的聚變為主,但外層的擴張會大得多,也明顯的多。短短几百萬年之內,氦全部被轉化成重元素,而恆星的中心會變成一個巨大的鐵核(鐵是聚變和裂變的終極元素,如果記不清了可以參考高中物理課本)。氦元素耗盡之後,恆星會在一秒鐘之內坍縮而後爆炸,形成一個超新星。超新星爆炸時恆星的亮度會超越整個星系(太璀璨了有木有!大家都還記得歷史課本里學過的蟹狀星雲吧?),爆炸時的衝擊波會把整個外殼吹散。
有時候超新星爆炸結束後還會有一個內核留下來。仍然取決於質量:如果剩下的質量有1.5到3倍的太陽質量,這個剩下的內核就會成為一個中子星;而如果剩下的質量超過3倍的太陽,內核就會坍縮成一個黑洞。
所以題主你看,太陽真的是一個平凡到不能再平凡的恆星,它的命運也普普通同毫無色彩。這麼慘淡的星生,又怎麼會對浩瀚的宇宙有什麼影響呢?
===============================================================篇幅所限,裡面有太多的名詞和物理過程沒有解釋。大家感興趣的話,可以去讀一些這方面的科普讀物。
用圖說話:
太陽見第一行變化規則:恆星,紅巨星,星雲,白矮星,黑矮星,The End。
說實話,太陽滅亡真是在宇宙中引不起絲毫波瀾,大致意義應該是地球上死了一隻螞蟻吧,或者更微弱,因為就算在恆星里比較,太陽都是算是很弱的級別,最後只能默默坍塌,連個黑洞都造不出來。
宇宙很大,我們渺小且年輕的的完全近乎不存在。
太陽掛掉的大致過程:
第一步:核心重元素逐漸積累,核心氫聚變反應減弱
其實從太陽剛誕生開始這個過程就開始了,只不過到最後幾億年它才變得很明顯。這個過程中,核心的重元素佔據了越來越多的質量,而核心溫度壓力又不足以讓它們發生聚變,所以剩下的氫所產生的能量也就越來越小,太陽的體積會略有收縮,這導致太陽表面亮度緩慢增加。
第二步:氫減少到一定程度,產生氦閃
核心的氫燒得差不多了之後,太陽的體積收縮也達到了新的閾值,使得核心溫度壓力足以點燃氦聚變,幾乎是「突然」發生的氦燃燒會帶來巨大的能量衝擊,這就是所謂的氦閃了。這股新的能量會導致星體重力與輻射壓不平衡,外層大氣會被星風吹遠,太陽會慢慢變大,從這時開始就步入紅巨星階段了。這個時候,核心的白矮星就已經在慢慢成型了。
第三步:核心氦燃燒也結束,外層大氣散盡
紅巨星階段的末期,氦也快燒光了,星體進一步收縮,但是以太陽的質量,核心剩餘物質的重力不足以突破電子的簡併態壓力,所以收縮到一定程度就停住不動了。這個時候白矮星就算完成了,但外層大氣還是在不停地擴散,越來越遠。
第四步:行星狀星雲
形成類似下面的場景:
這就是一顆白矮星和被它拋出的外層大氣。
第五步:數億億億年的冷卻
理論計算的結果,白矮星通過熱輻射消耗自身的熱能、動能變成黑矮星需要數億億億年的時間,這遠超目前宇宙的年齡,所以....
地球先掛
太陽能的熱水器該換了吧
上面兄弟的紅巨星之類言論很對,補充一下,不要提地球了,太陽都是宇宙的滄海一粟,它的潰滅只是對太陽系有影響,這個事情將在50億年後發生,人類10萬年的區間都是個巨大的進化,不要提50億年生物是什麼樣了。
要想知道太陽滅亡之後地球將會怎樣,我們首先要弄清楚太陽會怎樣滅亡.太陽是一顆中型大小的恆星.作為一顆正常衰老的恆星,小一些的會逐漸熄滅變成一團緊密的物質,大一些的將會經曆數次的劇烈膨脹和塌縮之後,形成一顆更加緻密的物質.足夠巨大的恆星最終會發生相當劇烈的爆炸,向宇宙中拋出大量的物質,而剩下的物質則形成中子星或者黑洞.氫是最原始的原子結構,宇宙中存在著大量的氫.這些氫的存在非常分散,以至於可以近似地認為它是真空的.但是在一片安靜的空間里,這些氫會由於引力的作用相互聚集,物質越密集,速度就越快.宇宙有足夠的時間讓這些氫聚集起來形成星球,這些氫形成的星球都是最初始的星球,與地球不同,與太陽類似.(地球是由更複雜的原子形成的.)它們不斷的聚集在一起,中心物質被強烈的擠壓,也產生很高的溫度.當壓力和溫度足夠高的時候,就會發生核聚變反應,釋放出大量的能量,從而支撐起這個星球,阻止它繼續塌縮.這時它們就形成了恆星.然而這些核反應是需要原料的,原料就是氫.氫變成氦,燃料耗盡反應就會減慢甚至停止.此後恆星就會繼續塌縮.像太陽這樣的星球,塌縮到一定程度之後中心的引力會達到很可觀的數值,從而引發新的核反應,也就是氦的核聚變.氦的核聚變會導致太陽與以前不同,它會使太陽膨脹到非常大的程度,完全覆蓋掉水星的軌道.氦的反應時間會比氫短很多,之後,太陽這樣的恆星將無法引發新的核聚變,會逐漸變小,變成一個緻密的物質球.而更大的恆星,則可能引發新的核聚變,經歷多次反覆之後,面對同樣的命運.越大的恆星,經歷的變化越多,最終形成的物質球越緊密.所以,在太陽衰老的過程中,它的半徑會變得很大,地球將會變得非常熱.地球可能會被融化或者肢解,即使沒有,地球上的生命肯定也無法存活.地球的風貌會發生很大的改變,水被蒸發並且大量逃離地球,地球變得很乾燥,此外還有很多其他變化.在長久的歲月中,也不排除太陽會受到其他星體的作用提早滅亡.在黑洞或者其他具有很強大的引力的星體的作用下,太陽會被撕扯,部分甚至全部被星體破壞掉.而作為太陽一顆脆弱的衛星,地球也可以說是「覆巢之下,焉有完卵」.
以太陽的質量,如果沒有意外,在它的氫聚變參與的氫原子消耗殆盡,就會以紅巨星的形式繼續進行氦聚變,最後以白矮星作為它最後的歸宿。這其中的具體,已經被許多紀錄片所提及。
太陽變成紅巨星的過程中,不排除靠近太陽的幾顆行星的滅亡(那個時候人類估計不是逃了就是滅亡了)。但當太陽真正成為白矮星之後,以它的質量,還是會有木星等行星繼續圍繞它旋轉。它也只是以另外的方式繞著銀河中心旋轉。。
你可以想像宇宙中每一秒會有多少像太陽一樣的恆星,就會知道,其實不會又太多的影響。
提問是太陽『滅亡』了怎麼辦?
而不是太陽熄滅了怎麼辦
目前推算,太陽這種質量級別的恆星,在無法啟動碳元素聚變,因此成為一顆白矮星
並最終演化為黑矮星——理論上演化出黑矮星所需要的時間比目前宇宙年齡還要長,所以目前的宇宙應該沒有黑矮星(即便有也極難觀測到)
所以太陽不會真正『滅亡』。
印象中在科普讀物中看到,大概40億年後太陽會演變成紅巨星,這個階段持續10億年左右,並將吞噬地球等近太陽行星,這個階段結束後會坍縮成白矮星,然後就沒有然後了。
最後會形成一個碳基結晶,也就是一顆巨大的鑽石,一定會很美
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