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58 太阳的宿命是什么?

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电影《流浪地球》的大背景是太阳即将发生“氦闪”,将要吞噬地球,人类决定把地球从原来的位置移走,从而逃离这次毁灭性的灾难。什么是氦闪?氦闪发生以后太阳会变成什么样子?

太阳这样的恒星有一个固定的大小,而不是在自身引力的作用下无休止地收缩,是因为恒星内发生的核聚变反应会产生向外的爆炸,这种向外的爆炸冲击力阻挡了引力的收缩趋势,并与之保持平衡,这让恒星有了固定大小。但如果有一天,核反应的燃料用完了,这种爆炸就不能继续,向外的支持力就会消失,引力的收缩趋势继续占据上风,如此一来恒星将继续坍缩。

太阳内部发生的核聚变反应是最普通的核聚变,它的反应过程是氢结合成氦。氦之间其实也可以继续发生核聚变,生成碳和氧。但是要发生氦的核聚变反应是更加困难的,需要更高的温度和压强。当太阳上的氢核聚变结束以后,向外的支持力消失,在引力的作用下太阳会坍缩。在这个剧烈的坍缩过程中太阳内部会持续升温,它的内部压强也会增大,从而达到开启短暂(约几分钟)氦核聚变的环境。在这个过程中,太阳会发出猛烈的能量流。氦核聚变开启,巨大的能量流涌现出来,这个过程就叫“氦闪”。

在氦闪的过程中,太阳会释放出巨大的能量,它波及的范围会把地球吞噬,其能量释放的过程会持续10万年左右,太阳会变成一颗“红巨星”。红巨星状态是太阳的核反应结束了,内核坍缩的同时,外壳向外膨胀变成红色,表面温度也会从6000摄氏度降低至5000摄氏度左右。为什么会这样?其实很简单,你一定在电视上见过废旧大楼被拆除时的爆破场景,爆破之后,楼虽然坍塌变小了,但会掀起很大的烟尘。红巨星也一样,太阳核聚变反应完毕,向内坍缩,变成一颗小体积的白矮星,坍缩过程也会像大楼倒塌一样,在宇宙中掀起巨大的烟尘,这个状态就是红巨星。红巨星严格意义上不是一颗稳定的天体,而是太阳演化成白矮星的中间态。