人類文明最後的希望：白矮星與黑矮星

只要有能源，人類就能在這個宇宙中生存下去。

不幸的是，宇宙終將死亡。雖然過程緩慢，得經過許多個十億年，但死亡終成現實。在宇宙的時間尺度上，像太陽這樣的恆星很快就會消失。幸運的是，在人類的角度看來，有些地方會一直存在：死亡恆星的屍體——白矮星。

在宇宙滅亡之前，它們可能是人類最後一個家園。這些奇怪的東西是什麼？當它們最終死亡的時候又會發生什麼？

不同恆星的壽命差異很大，這取決於它們的質量有多大。例如，超大質量恆星在形成後的幾百萬年內會劇烈而迅速地燃燒，最終在劇烈的超新星爆發中死亡。但這種情況很少見。97%的恆星將演化成白矮星從而結束自己的生命。恆星向白矮星演化的方式有兩種：小質量恆星——所謂的紅矮星——在億萬年的時間中燃盡，最終演化成白矮星。

像太陽這樣的中等質量的恆星會更有趣，設想太陽是一個巨大的高壓鍋，通過引力作用將氫元素在核心處聚變為氦元素，元聚變釋放出的巨大能量會使恆星保持穩定，達到一個微妙的平衡狀態。當太陽變老時，核心中的氫元素將會耗盡，氦氣將開始燃燒形成質量更大的元素，與此同時，太陽最外層將剝離。當這個過程結束時，太陽一半以上的質量將會以綿延數百公里的、壯觀的行星狀星雲的形式，散落在宇宙空間之中。太陽只剩下一個核心。一顆白矮星誕生了，同時也就意味著一顆恆星的死亡。

雖白矮星只有地球那麼大，其前身的直徑大約是現在的100倍，然而它的質量仍然有以前的一半左右。這意味著它的密度非常大，一茶匙白矮星的質量好比一輛汽車。它表面的重力比地球要大10萬倍以上。如果你試著在白矮星上著陸，那麼你會立刻被重力擠壓成一團熱氣騰騰的水坑。在白矮星周圍生活的可能性極低，但還是有可能的。

大多數現存的白矮星以前都是恆星，以前的恆星在走向死亡的時候可能摧毀了曾經圍繞著它的所有行星。但也不是全部：由於白矮星太小了，繞行行星只需要在日地距離的75分之一遠的軌道上運行就能擁有液態水。這麼近的距離有好有壞：比如，白矮星會潮汐鎖定這顆行星，行星上要麼永遠是白天要麼永遠是黑夜。在這些極晝區和極夜區的邊緣生活還是可行的。但是白矮星的能量輸出非常穩定，所以實際上在它們周圍生活，比在許多紅矮星周邊生活更安全。

這仍然是一種猜測，但如果我們能找到一個條件適宜的白矮星，並在它的周圍定居，我們就可以擁有一個存在數十億年之久的家。但是，為什麼它們比其他類型的恆星更耀眼、更持久呢？

白矮星非常非常地熱——比我們的太陽還要熱40倍——是宇宙中最熱的天體之一。但它們並不是非常活躍。它們內部所有的熱量都被禁錮而無處可逃，只有外層物質才能逃逸到宇宙空間中去。但是宇宙空間大多是真空的，所以熱量並不能通過熱傳導的方式進行傳遞。

能量逸散的唯一方式就是輻射。輻射的效率非常低，所以白矮星要花費數萬億年的時間來冷卻，這可能使它們成為人類最後的避難所。在一個垂死的宇宙世界中，它們可能是光和能量的最後來源。據估計，白矮星持續發光的時間可能長達100億億年，比宇宙已經存在的時間還要多100億倍。等到極其遙遠的未來，沒有一顆普通恆星會繼續閃耀，星系也將消散時，白矮星才會逐個變成黑矮星。

此時，生命最後的希望也將逝去。

黑矮星是一個死寂的星球，沒有任何剩餘的能量可以釋放，但是它的質量仍然大到殺死任何靠近的人。這那些黑矮星是如此之冷，幾乎接近宇宙的最低溫，暗弱得幾乎無法看到。宇宙也將進入最後的階段——熱寂——留下一個面目全非的宇宙，一個絕對寒冷、絕對黑暗的墳墓，而黑洞和黑矮星則散落在億萬光年之外。

我們不知道在黑矮星的晚年到底會發生什麼。如果質子——原子的基本組成成分之一——壽命有限，那麼黑矮星將在若干個萬億年後慢慢消失。如果質子不會衰變，那麼黑矮星可能會通過量子隧穿效應變成一個「純鐵球」，這段歷程如此漫長，便是稱其為「永恆」也不為過。

然後這些「鐵球」將完全孤獨地在黑暗的宇宙中旅行。

沒有新的事情會發生……永遠……

雖然這聽起來有些沮喪，但是這一切距離我們今天還很遠，也可能永遠不會發生。即很久很久以後會發生什麼並不重要。

至少現在，我們恰好生活在一個很好的時期，還能夠對這個充滿無盡的恆星、光芒和行星的宇宙滿懷敬畏。並且今後我們肯定來得及到這些天體上做客。

（本文來源於銀河說公眾號）

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