宇宙的最後恆星——紅矮星
終有一天,最後一顆恆星熄滅,宇宙將陷入永遠的黑暗。它可能會是一顆紅矮星,一種微小的恆星,它或是找到外星生命的最好賭注之一,而且是在整個宇宙變得無法居住前,成為人類最後的家園。我們對紅矮星了解多少,又為何它們是我們最後的希望?
宇宙中的恆星至少有70%是紅矮星。它們是最小小的恆星,質量只有我們太陽的7-50%,雖然它相對於木星巨大,但並不會大多少。它們同時也很暗淡,我們很難用肉眼觀察到它們,你是不會在夜空中看到它們的身影的。即便利用我們現有的技術,我們也只能清晰地觀測到鄰近我們的紅矮星,鄰近地球的紅矮星大約有20-30顆。
就像所有的恆星,紅矮星也是把氫融合成氦。不過更大質量的恆星會將氦聚集於其核心,但紅矮星內部保持著對流,這意味著紅矮星內部的氦與氫會不斷地混合,所以在它們熄滅之前,它們使用燃料的速度出乎意料的慢。紅矮星燃燒得很慢,它們的平均壽命為一至十萬億年。
相比之下,太陽將再燃燒五十億多年。因為宇宙的年齡只有137.5億多歲,至少還沒有一顆紅矮星燃燒殆盡過。就這樣的時間尺度而言,紅矮星還只是處於嬰兒期。
說到嬰兒期,在宇宙中最小的恆星也是紅矮星,因為小的紅矮星處於成為一顆恆星的邊緣。如果僅僅只有一點點氫,那麼它們就是褐矮星,它們無法維持長久的核聚變反應。那麼,為何它是外星人或是人類的新家?
由於我們的太陽總有一天會死去,我們最終需要去尋找一個新的家園,並且有可居住的行星,當然那邊也可能有外星人。開普勒太空望遠鏡發現,至少有一半的紅矮星擁有相對於地球一半至四倍質量的岩石行星。
它們許多都是在宜居帶內,在這個區域內有液態水的存在。但由於紅矮星燃燒釋放出的熱量相對較少,所以行星需要更為接近紅矮星才能宜居,或許就如同水星與太陽之間的距離,或者還要更靠近,這也帶來了種種問題。例如,離恆星如此近的行星會被潮汐鎖定,這意味著行星總是以同一個面對著恆星(就像月球永遠只有一個面對著地球一樣)。陽面會非常的熱,而陰面會呈冰雪世界,這會使得生命難以生存。
雖然擁有一個足夠大海洋的行星可能會分散出恆星的能量,並創造某種穩定性。紅矮星的所有引力會擠壓行星,這會使行星的溫度上升,隨著時間的推移,它可能會失去所有的水。這些行星最終可能會像金星一樣,變為炙熱的地獄。
另一個問題是紅矮星各有不同的能量輸出,星斑會覆蓋紅矮星,能阻擋高達40%的光線長達幾個月,這可能會導致整個行星凍結。在其它時候,它們能散發出強大的恆星耀斑,突然爆發出極其強大的能量。這些紅矮星可能會在幾分鐘內增加一倍的亮度,這會剝離行星大部分的氣體,並燒毀它們,導致行星寸草不生。
不過另一方面,它們極長的壽命是一大優勢,只需中等水平活動的紅矮星,就可使行星成為一個承載生命的聖地。地球上的生命已經存在了約40億年,在太陽變得熱到使地球上複雜的生命無法存活之前,我們還有大約10億年的時間。我們要麼滅亡,要麼離開地球並尋找新的家園。我們可以在數萬億年中建造文明,生活在紅矮星附近。
銀河系中約有5%的紅矮星有著可宜居、與地球尺寸相差無幾的行星。總共可能超過40億個。但生態可能不會像地球一樣,圍繞紅矮星可宜居的星球可能是氣態巨行星的衛星,也稱為超級地球,即巨大的岩石行星。紅矮星周圍估計還有60億顆潛在適合居住的行星。而且,這僅僅是在銀河系。因此,紅矮星可能成為我們未來生存下去的關鍵。
但終歸一切皆有結束之時,紅矮星也不例外。當在萬億年後,宇宙中的最後一顆紅矮星的生命即將結束時,它不會是一個非常壯觀的事件。由於它的氫耗盡,它會縮小成為一顆藍矮星,直至燃燒殆盡。當燃燒完所有燃料後,它會變成一顆白矮星,一個如同地球大小的天體,構造非常緊密,並由簡併氣體組成,主要是氦-4原子核。
沒有更多的能量來源,紅矮星會在萬億年間極度緩慢地冷卻下來,直到它成為其最終形式:一顆寒冷的黑矮星。白矮星與黑矮星是如此迷人,它們應該擁有自己的專屬介紹片。無論如何,在宇宙的最後一顆恆星熄滅之前還有很長一段時間。如果人類成功地進軍太空,這會令所有人振奮。在宇宙熄滅光芒之前,我們還有足夠的時間。