太阳最后的10亿年：核聚变熄火又重启，最终化身白矮星

经常看天文科普的朋友都知道，50亿年后的太阳会膨胀成红巨星，体积最大可能会膨胀到现在的1000 万倍以上，最终坍缩成一颗只有地球大小的白矮星，结束了长达百亿年的一生。可你知道太阳是如何走完这一过程的吗？太阳生命的“最后时刻”，远比你想象的更加复杂，更加震撼。今天咱们就详细拆解太阳生命的最后10亿年究竟发生了什么？

太阳

太阳每天都会升起，这种状态已经持续了46亿年，未来还会持续多久呢？其实从现在开始，太阳的生命正在进入倒计时。这不是科幻，而是恒星演化的必然结果。我们知道，太阳的能量来自核心处的氢聚变。随着核心处氢元素的不断消耗，太阳的内部结构正在悄然发生变化，导致它的光度逐渐增加。大约每过10亿年，太阳的亮度就会增强约10%。太阳亮度的增加正是太阳衰老的表现。

你知道这意味着什么吗？美国宾夕法尼亚州立大学的研究人员曾计算：10亿年后的地球平均气温因太阳亮度的增加可能会到47℃左右。注意，这时平均气温47℃，比目前的地球平均气温15℃升高了约32℃。海洋开始面临失控蒸发，地球热得跟大蒸笼一样。更扎心的是，太阳的亮度还在持续地增加，大约30亿年后，海洋彻底消失，地球被太阳完全烤干。那时候的地球可能就像现在的金星那样酷热难当。

所以，不用等到50亿年后，生命就被太阳摧毁了。除非我们能在远离太阳的星球上继续生存下去，否则不可能熬到太阳变成红巨星的那一天。

说完太阳变亮的影响，我们直接跳到50亿年后。那时候的太阳核心处的氢元素几乎耗尽，核聚变逐渐停止。太阳的核心失去足够的能量支撑开始收缩。谁知这一收缩导致温度又骤然升高，核聚变又被重新启动。与以往不同，这次核聚变发生在太阳核心外围的一层非常薄的氢壳层中。氢壳层的核反应速率比原来核心燃烧时更加剧烈。于是氢壳层上方的物质，也就是太阳的外层受到的辐射压迅速增大，超过引力束缚，开始向外膨胀。从这时开始，太阳正式进入到了红巨星阶段。

在最初的5亿年内，太阳的体积只增加了一倍，即半径由现在的69.6万公里变成了大约87.7万公里。伴随着体积膨胀，太阳的表面温度开始下降，颜色也从原来的黄白色变成橙红色。但在接下来的5亿年内，太阳就像是被吹爆了一样，体积迅速增大，它的半径会暴增到现在的200倍，甚至有可能达到258倍，也就是大约1.39亿~1.8亿公里；同时光度也升高到了现在的2000倍。这时候的太阳达到了红巨星的巅峰时期。

如果地球还是在现在的轨道上，那么它很有可能被太阳吞没。即使没有发生这种“惨剧”，地球也会被太阳烤得“外焦里嫩”。如果你能站在那时候的地球上，会看到天空被一个巨大无比的红色太阳占据，地平线在热浪中扭曲毫无生机。这还是我们熟悉的太阳吗？

太阳的红巨星阶段前前后后总共维持了大约10亿年。虽然太阳的体积膨胀了1000多万倍，但是它却“掉秤”了。整个红巨星阶段，向外的恒星风带走了太阳大约三分之一的物质，大约相当于11万个地球质量。

显然，此时的太阳已经虚弱至极，内部也变得非常不稳定。当靠近核心的氢壳层燃烧殆尽后，更外层的氢又开始燃烧。随着氢壳层燃烧向外推移，太阳内部的氦核质量越来越大，温度也越来越高。当中心温度达到1亿℃时，氦元素的聚变就被启动了。在短短的几分钟甚至更短的时间内，太阳核心释放出了惊人的能量。这就是我们在科幻小说中常听到的“氦闪”。

有时候我们会看到这样的场景描写：氦闪非常可怕，释放出的能量可以瞬间摧毁地球。其实大可不必担心。氦闪本身虽然猛烈，但释放出的大部分能量会被太阳核心吸收，不会跑到太阳外面来。再一点，氦闪发生在红巨星末期，也就是约60亿年后。那时候的地球如果还在，早已被太阳烤成焦黑岩石了，还担心什么“氦闪”啊。

氦闪发生后，太阳核心处成功启动氦聚变。随着氦聚变的稳定运行，太阳进入到了一个新的阶段——水平分支阶段。意想不到的事情发生了，原本几乎被撑到爆的红巨星太阳又变小了，体积约为现在的1000倍，同时亮度也降低到了现在的约50倍。太阳获得了一段相对稳定的时光。不过这个阶段只能维持大约1亿年。这跟太阳漫长的100亿年主序星阶段，10亿年的红巨星阶段相比是短暂的。

1亿年后，太阳核心的氦元素基本消耗殆尽，留下了一个碳氧核心。而此时太阳核心外层氢壳层又被重新点燃，太阳再次膨胀，进入到渐进巨星分支阶段。这一次，它膨胀得更大，质量损失也更严重。大约2000万年后，随着燃料越来越少，太阳开始变得越来越不稳定。当燃料供应不上时，核心聚变就熄火，太阳就像泄了气的气球一样收缩，太阳的体积和光度都急剧变小。一旦体积收缩，核聚变又被重新点燃，温度急剧升高又让它再次膨胀。当膨胀到一定程度时，核聚变又熄火了，接着再次收缩，再次点燃核聚变。如此的循环往复会导致太阳的光度和大小出现周期性的脉动，而且这样的脉动会越来越强烈。

白矮星

每一次的脉动都会严重掏空太阳，让它损失大量物质。直到最后一次脉动发生后，坍缩的物质引发最后一次核聚变，随后急剧膨胀的物质被无情抛出，太阳虚弱的引力再也无法将它们拉回来了。于是这些被抛出的物质在太阳周围形成了一圈美丽的光晕，被紫外线照亮，称为行星状星云。大约1万年后，行星状星云便会消散，只剩下了中心颗炽热而致密的碳氧内核——一颗白矮星。

行星状星云

太阳留下的白矮星体积跟地球差不多，却保留了太阳一半的质量。它的密度极高，一立方厘米的物质可能高达数吨。最开始它的温度会超过10万℃，随着时光的流逝，它的热量渐渐流失到冰冷的宇宙中，直到万亿年后彻底凉透变成一颗黑矮星。

原来我们平时听到的太阳100亿年的寿命，其实是指太阳的主序星阶段。在主序星介绍后，太阳又度过了大约10亿年的“老年岁月”。太阳这最后的10亿年时光是不是远比你想象的更加震撼呢？评论区一起聊一聊吧！