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太陽死後或演化成行星狀星雲

2018/5/9 — 13:20

太陽非永恆不滅,天文學家預計太陽將於 50 億年後耗盡所有燃料。最新刊於《自然 — 天文》的研究指出,太陽死亡時會散發出氣體,而其核心釋出的輻射則會使氣體發光,形成行星狀星雲

正值「主序星」狀態的太陽現時只有 50 億年歷史,估計還有 50 億年壽命。然而,太陽於氫 (hydrogen) 燃料耗盡後的命運,科學家則一直未有定論。其中一個原因,是因為科學家認為太陽質量太小,未足以與其他恆星一樣形成行星狀星雲 (planetary nebula)。這類行星狀星雲,一般是恆星演化至紅巨星末期時,其氣體外層持續向外膨脹並被電離後,所形成的星雲。

貓眼星雲(NGC 6543)影像/Wikipedia

貓眼星雲(NGC 6543)影像/Wikipedia

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一支國際科研隊伍利用電腦模型,嘗試估計數十億年後太陽的命運。他們發現這顆恆星不會如以往估計般逐漸消失,而是會轉化為行星狀星雲。他們相信當太陽在 50 億年後用盡所有氫後,核心會崩塌,其核子反應將會轉移到核心以外,使太陽膨脹成紅巨星,並將水星和金星吞噬。地球雖不會被太陽摧毀,但由於太陽會持續增大,地球在距今 20 億年後所承受的溫度,足以將海洋蒸發,所有生命將被徹底滅絕。

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當太陽演化成紅巨星後,它會將外層氣體——氦氣 (helium) ——以每秒 20 公里的速度噴出,因而會失去近一半質量。氦氣殆盡之時,紅巨星會慢慢變成簡併狀態的白矮星。與此同時,太陽原本的核心將會快速加熱至 30,000°C ,釋出大量紫外光和 X 光,將外層氣體電離,形耀眼的光茫。之所以以往研究未能得出此結論,是因為科學家一直認為太陽核心加熱速度未夠快,其輻射射線未能追得上早已散發到四周的氣體,使其發光。今次研究則顯示,太陽是其中一個質量最低,而又可同時演化成行星狀星雲的恆星。

有參與研究的曼徹斯特大學天體物理學家 Albert Zijlstra 形容太陽死亡後的景象:「行星狀星雲是天上最美的物體,雖然太陽只會演變而成較暗的行星狀星雲,但它釋出的光線將足以照亮鄰近幾個星系。假設你住在 200 萬光年以外的仙女座星系,那你仍可見到行星狀星雲的光茫。」他們估計這組行星狀星雲的光芒只會照耀約 10,000 年,對於宇宙而言,只算是一剎那光輝。

約 50 億年後,這顆曾孕育無數生命、建構著恆星系統的太陽,將會如同星空中 90% 恆星演化為紅巨星。在它生命終結前化作行星狀星雲,留下一點餘光。 

來源:
The Guardian, Sun 'will flare into massive planetary nebula when it dies', 8 May 2018

報告:
Gesicki, K., Zijlstra, A.A. & Bertolami, M.M.M. (2018). The mysterious age invariance of the planetary nebula luminosity function bright cut-off. Nature Astronomy, Published Online. DOI: 10.1038/s41550-018-0453-9

文/Edward Ho、審核/Alan Chiu

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