“就這樣結束了?不會的,旅程不會在這裡結束。死亡只是通往另一條路的途徑,一條我們必須走的路。”-J.R.R托爾金。
結束即開始!這句話在宇宙中展現的淋漓盡致。我們直到世間萬物都經歷著同樣的迴圈過程:生老病死!包括我們人類自己,無論我們多麼愛護自己,我們的身體最終還是會衰竭和崩潰。最後,我們所認知的“自我”將不復存在,你可能會認為一切就這樣結束了?不是的,其實構成我們身體的原子最終會被納入到其他新的生命形式。
組成我們身體的原子會一直存在,並且會不斷的迴圈到新的生命中
在我們的有生之年,構成我們身體的原子會不斷地被替換。每過六到十年,我們身體裡的每一個原子都會被另一個原子所取代。總的來說,我們身體的組成成分、結構仍然是一樣的,我們的記憶和經歷仍然銘刻在我們身上。但是,構成我們身體的粒子每時每刻都在發生著變化。很久以前製造你的原子現在正在製造其他生物,甚至包括其他人類。
但從更大的範圍來看,構成我們身體絕大多數的原子自地球形成以來就一直存在,並將持續存在。
天空中所有的星星也是如此。我們在天空中看到的每一點閃爍的光都來自於一顆恆星,每顆恆星的核心正在發生著巨大的反應:把輕元素融合成更重的元素,並透過愛因斯坦著名的E=mc^2把質量的一小部分轉化成純能量。
例如,在太陽燃燒的45億年裡,太陽只將其初始質量的0.03%轉化為了能量。這個量大約等於土星的質量,雖然只有區區的0.03%,但這已經足以維持我們的母恆星在太陽系的整個生命週期中輸出巨大能量。
然而,太陽核心的氫量是有限的,即使它會繼續將氦聚變為更重的元素,但也是強弩之末。在足夠長的時間尺度上,對更大質量的恆星來說會持續存在數百萬年,對類太陽恆星來說是數十億年,對最小的恆星來說是數萬億年,最終一切都會耗盡燃料,並最終停止發光。根據恆星的初始質量,恆星有四種主要的死亡方式。
宇宙中恆星的死亡方式
對於最大質量的0型恆星來說,它們的溫度最高、顏色最藍,光度最強,一生中十分耀眼,因為其核心核聚變十分劇烈、迅速,所以它們消耗燃料的速度也最快。僅一百萬年左右,它們的核心就可以耗盡可消耗的燃料,不僅會在災難性的超新星爆發中死亡,而且在其中心會留下一顆黑洞。
質量稍小一些的O型恆星和B型恆星,在顏色上仍然是藍色的,溫度也較高,壽命稍長一些,但在幾百萬年或幾千萬年之後,它們仍然會死於災難性的超新星爆發,但其中心不會留下黑洞,而是一顆中子星。中子星比原子核密度還要大,質量和類太陽恆星一樣大,但直徑只有3公里,它是宇宙中最極端的物質形式之一。
質量更小的恆星(比如我們的太陽)能存活數億至數百億年,顏色是白色的,質量也不再大到足以死於超新星。相反,當它們的核心耗盡氦燃料時,只是簡單地將外層吹離,形成一個行星狀星雲,而核心本身則收縮成一種主要由碳和氧物質組成的簡併形式:一顆白矮星。這些緊湊的物體大約是地球的物理大小,大約是太陽質量的50%到140%之間,在萬億年甚至是千萬億年的時間裡,它們的亮度將只有太陽亮度的百萬分之一。
最後,質量最小的恆星:紅矮星,它們永遠無法融合氫以外的物質。由於它們燃燒氫的速度十分緩慢,因此它們的壽命很長,外層的氫有時間慢慢的遷移至核心,所以這些恆星在燃燒完燃料後,其成分會變成99%以上的氦,這個過程可能需要15萬億年。當其耗盡自身所有燃料時,也會變成白矮星,不過是由氦而不是碳和氧構成的,並且沒有行星狀星雲。
死亡不代表結束,恆星核心的第二次生命
更大質量恆星的外層,也就是恆星死亡後形成的超新星殘骸和行星狀星雲,極有可能被再迴圈成新一代恆星,甚至是形成行星,乃至生命!因此這不是死亡、不是終結而是真正的開始。我們一般認為,中子星和白矮星本身就是恆星的殘餘,它們可以被認為是已故恆星的屍體,但它們也可以獲得第二次生命。
其所需要做的只是與另一個類似物體的偶遇。
對於中子星來說,中子星和中子星的合併被認為總是會產生黑洞,但這不是故事的全部。
當這兩個中子星相撞時,會發生一個巨大的反應,將它們總質量的3%左右噴入星際空間,同時還會產生大量的高能輻射,伽馬射線,從而產生元素週期表上最重的元素。正是這個過程產生了我們今天在地球上發現的大部分黃金和其他類似的重元素!
對於兩顆白矮星來說,它們的軌道會衰減並螺旋的靠近對方,這將導致一種不同的反應:失控的核聚變!從而創造出一種新的超新星(不同於大質量恆星形成的Ⅱ型超新星)Ia型超新星,兩顆白矮星合併後什麼都不會留下。所有快速產生的重元素都會回到星際介質中,在那裡它們會合併成新一代的恆星。在星系中,恆星屍體的合併會讓其他恆星黯然失色,暫時變得比數十億顆恆星還要亮,當然這不包括太陽。
總結
從天文學的角度來看,大多數在夜空中閃耀的星星會很快的死去,但這不是絕大多數星星最後的喘息。雖然它們不再以以前的恆星形式存在,但它們的外層將回到星際介質中,參與未來無數代恆星和行星的形成,而它們的核心可能還會有再次發光和重生的機會。
即使是在黑洞的情況下,它們也可能是通往另一個新宇宙的大門,也可能是一個全新的大爆炸,一個從頭再來的新機會。