太阳的一生
本文为你详解太阳的一生。（文末有惊喜）
太阳表面巨大的日珥。SDO
太阳一直都位于我们宇宙哲学体系的中心。但是随着现代天文学的发展，人类开始意识到太阳只不过是我们宇宙中不计其数的恒星之一。在本质上，它是一颗普通G型主序星的完美实例（又称G2V。“黄矮星”）。和所有恒星一样，它有自己的寿命，有形成阶段、主序阶段和最终的死亡。
这个生命期开始于大约46亿年前，且还将延续45至55亿年，届时它将耗尽氢燃料和氦燃料，并坍缩成一颗白矮星。但这只不过是太阳寿命的简化版。细节才是魔鬼。
类日恒星的生命周期，左侧是它的诞生，右侧是它几十亿年后的红巨星阶段。ESO
太阳已走完了其最稳定生命阶段的一半。在过去四十亿年期间，在地球及整个太阳系的诞生期间，它一直保持着相对的稳定。而这种情况还会保持四十亿年，随后它的氢燃料就将耗尽。紧接着就会发生某种相当极端的事件！
太阳的诞生
根据星云说，太阳及太阳系的所有行星产生自一团巨大的分子气体尘埃云。大约45.7亿年前，在某种事件的影响下，星云发生了坍缩。触发事件可能是一颗恒星从附近经过，也可能是超新星爆发产生的冲击波，但最终结果就是星云的中心发生了引力坍缩。
这张艺术概念图描绘的是一颗被分子云包围着的恒星，这团旋转的分子云就是所谓的“原行星盘”。NASA
坍缩开始后，尘埃和气体开始聚集成密度较大的区域。这些区域能够吸引越来越多的物质，并在动量守恒定律的影响下开始自转。与此同时，由于压力的升高，云团开始升温。云团中的大部分物质落到了中央的一个球体上，其余则分散在扁平的盘面中，围绕着这个球体旋转。
这个中央的球体最终形成了太阳，物质盘则变成了各个行星。作为一颗坍缩过程中的原恒星，太阳在其温度和压力上升到内核核聚变被触发前，经历了大约10万年时间。太阳诞生时，是一颗金牛座T型星——这是一种相当活跃的恒星，能够释放出强烈的太阳风。在经历了几百万年后，它开始平静下来，达到了当前的状态。太阳的生命周期由此开始。
主序
太阳和宇宙中的大多数恒星一样，正处于其一生中的主序阶段，正在把它核心的氢聚变为氦。在那里，每秒钟有6亿吨的物质被转化成中微子、太阳辐射和大约4*10^27瓦的能量。太阳的这个过程开始于45.7亿年前，从那以后一直在以这种方式产生能量。
但是这一过程无法永远延续，因为太阳的氢含量是有限的。到目前为止，太阳已经把100倍地球质量的物质转化成了氦和能量。随着氢被转化成氦，太阳的内核会持续收缩，太阳的外层会向中心靠近，并承受更强大的引力。
NASA太阳动力天文台探测器拍摄的太阳。NASA
这会导致核心产生更大的压力，但这种压力会被加速的核聚变抵消掉。一般来说，这意味着太阳将继续消耗核心的氢，核聚变会加速，太阳的能量输出也会增加。当前，太阳的光度正在以每1亿年1%的速度增加。在今后45亿年中，太阳的光度将增加30%。
11亿年后，太阳将比今天亮10%，光度的增加意味着地球大气吸收的热量增加。这将在地球上触发温室效应，这种效应和把今天的金星变成地狱的失控增温相似。
35亿年后，太阳将比现在亮40%。海洋将沸腾，冰盖会永久融化，大气中的水汽会逃逸到太空。在这样的条件下，我们所知的生命无法在地表生存。简而言之，地球将变成又一个炽热、干燥的金星。
核心氢的耗尽
一切都会结束。对我们来说是这样，对地球来说是这样，对太阳来说也是这样。这不会来得很快，但在遥远未来的某一天，太阳终将耗尽氢燃料，并缓慢地步向死亡。这一事件将发生在大约54亿年后，那时太阳将退出主序阶段。
变成红巨星的太阳。艺术家的想像图。
随着核心氢的耗尽，较不活泼的氦产物开始变得不稳定，并在自身的引力下坍缩。这将导致核心温度升高、密度增加，进而使太阳的体积膨胀，进入红巨星阶段。计算结果表明，膨胀的太阳足以容纳水星、金星，甚至是地球轨道。即便地球幸免于难，红太阳的巨大热量也会把地球烧焦，任何生命都无法幸存。
最终阶段和死亡
一旦到达红巨星分支阶段，太阳的活跃期就只剩下大约1.2亿年了。但在这段时间内，会发生很多事件。满是氦的内核会被氦闪猛烈点燃——大约6%的内核和40%的太阳质量将在几分钟内被转化成碳。
太阳的大小随后便会收缩到现在的大约10倍，光度变成现在的50倍，温度则稍低于当前。在接下去的1亿年中，它将继续燃烧其核心的氦，直至氦耗尽。此时它处于渐进巨星分支阶段，体积将再次膨胀（此时的速度更快），光度也将变得更高。
双喷射筒星云。制造这个星云的恒星拥有一个已经变成白矮星的伴星。Hubble
在接下去的2000万年间，太阳会变得不稳定，并在一系列热力博动过程中失去质量。这种过程每隔10万年左右就会发生一次，每一次都会使太阳变得更大，并使其光度增加到现在的5000倍，半径超过1个天文单位。
在这个时候，膨胀的太阳将把地球容纳到它的大气层内，生命在地球上已经完全无法生存。而此时外太阳系的行星会发生显著变化，由于它们吸收了更多的太阳能量，水冰会升华——这些天体上也许会形成浓厚的大气层和地表海洋。大约50万年后，太阳的质量只剩下一半，其外层开始形成行星状星云。
螺旋星云，一个类日恒星产生的行星状星云，星云中央是裸露的恒星内核，它正在变成白矮星。Hubble
渐进巨星分支阶段之后的演化会越来越快，被太阳抛出的物质会被电离，变成一个行星状星云，而其裸露的内核温度将达到3万K。最终，内核温度上升到10万K以上，随后逐渐冷却，变成一颗白矮星。行星状星云会在1万年左右的时间内逐渐散去，而白矮星在慢慢暗淡变黑之前，能存在数万亿年。
太阳的终极命运
在提到恒星的死亡时，人们通常会想到猛烈的超新星爆发和黑洞的产生。但是这种情况不会发生在我们的太阳身上，原因很简单，太阳的质量不够大。虽然对我们而言它很大，但与宇宙中的超高质量恒星相比，太阳的质量是较低的。
正因如此，当太阳耗尽氢燃料时，它会膨胀成红巨星，抛掉外层，然后慢慢变成一颗小小的白矮星，在数万亿年时间中逐渐冷却。假如太阳的质量比当前高20倍，它生命的最终阶段就会更加震撼人心。
位于NGC 4526星系边缘处的超新星1994D（左下角）。它爆发时的亮度超过了整个星系的亮度总和。Hubble
当超大质量恒星核心的氢燃料枯竭时，它们会转而把氦当成聚变燃料，随后把碳当成聚变燃料。这样的过程会一直延续，消耗的元素会越来越重，这些元素会像洋葱一样一圈圈地分布在恒星外层中。每一层的元素消耗速度都会比上一层快，镍元素的最终生成，大约只需一天时间。
随后镍衰变成铁。铁无法通过聚变为恒星提供任何能量，恒星因此无法产生足够的辐射压，来抵挡自身向内坍缩。如果恒星内部的铁核质量达到太阳质量的大约1.38倍，这颗恒星就会发生灾难性的内爆，释放出巨大能量。
假如有一颗大质量恒星在太阳的位置上内爆，只需8分钟，也就是相当于光线从太阳到达地球的这段时间内，一波超乎想象的能量便会扫过地球，随之摧毁太阳系中的一切。这股能量闪光的亮度足以超越整个星系。随后，居住在邻近太阳系上的智慧生命就会发现，天空中出现了一个新的星云（像蟹状星云那样的星云），一个持续扩张的新星云。
蟹状星云就是一个超新星遗迹。Hubble
此时这颗恒星剩下的遗骸只有一个快速自旋的中子星，甚至是一个恒星级黑洞。当然，这并不是我们太阳的命运。由于受到质量的限制，当它熄灭时，只可能坍缩成一颗白矮星。而且这也不太会在未来的60亿年中发生。60亿年后，人类也许早已灭绝，或者已经离开了太阳系。因而在此期间，我们拥有的阳光仍然是足够的！
最后，让我们来欣赏一段美国宇航局太阳动力天文台探测器升空5周年纪念视频，感受一下地球的生命之源——太阳。
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