恒星的生命周期中，恒星系统的生死会经历什么？

即使宇宙在不断变化，人类对知识的渴望和探索的能力也与日俱增。虽然，在这个神秘而庞大的宇宙中，仍然存在着许多科学家仍然无法解答的疑惑。但也通过时间和侦探，我们了解了一些地球之外的世界，比如行星系统的生与死。行星和恒星是如何形成的？我们是怎么到这里的？而恒星的生命周期会发生什么？当地球灭亡时会发生什么？

即将诞生的恒星和行星，都是从一个不可想象的“冷云”开始的，其中蕴含着可以萌发出一个全新世界的种子。氢和氦分子由于重力减速，聚集在一起；铁、硅酸盐和富碳物质混合形成粉尘。当尘埃粒子旋转到这些物质的中心结合点时，一些气体能量将被传输回太空，云将变得更冷。随着更多的尘埃和气体被吸入其中，云的“口袋”变得越来越厚。这时，一个明亮的“热球”正在它的中心逐渐形成，引力正在这场引力与气体、磁场的压力对抗中赢得自己的胜利。

当“婴儿”时期的恒星形成时，十亿颗恒星的引力拖曳可能会加速和振动天然气，或者两个云的碰撞可能会导致一些气体的聚结，那些变平并向内螺旋的物质成为吸积盘。当然，也可能是因为一颗巨大恒星的爆炸，形成的星云被强烈的物质风吹起，导致新生恒星的死亡。同一个过程，很可能发生在同一个分子云中的几十个甚至几千个地方。用通俗的语言可以表述为:分子云像地球云，雨滴像星星。当来自这些云的气体坍缩和破裂时，大量的“婴儿”恒星将在0到65438+百万年内形成，这就是为什么恒星经常形成更大的群体。

在银河系和大多数其他星系中，最有可能的恒星类型和大小是不能自持的。红矮星的质量是太阳的十三分之一到二分之一，代表银河系四分之三的恒星。由于它们燃烧缓慢，它们的寿命会比现在的宇宙更长。相对罕见的类太阳恒星数量仍占星系的8%。年轻的恒星被称为“原恒星”，直到它可以通过氢聚变反应为自己提供动力。要成为真正的恒星，它必须自发聚变氢原子形成氦，从而释放出巨大的能量。可能需要大约4000万年来稳定恒星核心并停止其收缩。而最终形成什么样的恒星呢？这取决于可用的材料。

新生恒星可以从周围旋转的气体和尘埃中获得所需的养分，然后射出猛烈的磁加速物质流。只要没有其他恒星系统足够靠近它并与之相互作用，在这个系统中就可以在整个生命周期中保留相同的自转。在整个系统中，主要由氢气和氦气组成，气体比气体中的尘埃多100倍。尘埃对于含有碳和铁等元素的行星的形成至关重要。当时间过去了大约654.38+百万年后，云层会开始变薄，这时就可以显示出两种完全不同的结构。它们是新生的恒星，还有蓬松的尘埃盘和弥漫的气体。我们还可以通过螺旋和缝隙来判断圆盘是否是行星形成的。

从行星“婴儿”时期开始时的螺旋形状，到行星变大后在圆盘中画出的缺口，科学家可以通过寻找圆盘中的特征，找出行星可能形成的位置。比如ALMA研究的神秘系统TW Hydrae。已知最近的恒星仍然有一个富含气体的原行星盘，距离我们175光年。在过去的几年中，通过对HL Tau星的研究，这个圆盘中的缺口也被揭示出来，使它看起来像一个环，这可能是“婴儿”星球的足迹。当时，这一发现也成为这一领域的重大飞跃。

在磁盘上寒冷的地方，微小的冰块会附着灰尘，脏雪球可以聚集成巨大的行星核心。在这些较冷的地区，气体分子被允许减速到足以被行星吸引。在较温暖的盘中，岩石行星在冷恒星形成后形成，没有太多气体供行星阻碍。科学家捕捉到了年轻行星PDS 70b的罕见图像。它500万年的历史，只比地球年龄的0.1%多一点。它比木星大，还能生长。在它的盘面上，重力形成了一个很大的缺口，比我们太阳系任何一颗行星的温度都高。

我们现在看到的太阳系只是那些在初始过程中幸存下来的东西。在我们历史的最初几百万年里，可能有早期行星实际上迁移并被太阳吸收了。气体的存在有助于固体物质颗粒粘在一起。尘埃团从鹅卵石大小变成了更大的岩石。在这个过程中，有的分崩离析，有的却坚持了下来。这些是行星的基石，有时被称为“星子”。这颗“婴儿恒星”仍然在抛出极热的风，由质子和中性氦原子的正电荷粒子控制。行星的形成小于1%的圆盘质量，而行星一旦形成，就不会一直停留在同一个地方，每个行星系统最终都会进入中年。

如果把我们太阳系的生命周期比作一个人的一生，那么现在的太阳系就是中年。大约1亿到10亿年后，行星会趋于稳定在轨道上，恒星不会爆炸太多。然而，通过科学家对太阳系外行星的研究发现，TRAPPIST-1，一颗以7颗地球大小的岩石行星而闻名的恒星，形成于54亿至98亿年前的某个地方，其大小是太阳的9%。它是一颗非常弱的M矮星，但比我们的太阳系安全。而且，它所有的行星都非常近，都位于水星的轨道上。

在我们的太阳系中，不可能找到一颗与主星大小相同或更大、轨道更靠近主星、温度灼热的热木星。然而，我们可能会有一颗被太阳吞噬的热木星，但许多行星会在其他甚至更古老的系统中存活下来。例如，科学家估计HAT-P-65b的年龄为55亿年，HAT-P-66b的年龄为47亿年。在其他恒星周围的其他外行星中，有质量是地球10倍的大型岩石行星“超级地球”，还有被称为“迷你海王星”的小型气体行星。在我们太阳系的时代，现在看起来相对平静，但随着恒星年龄的增长，它最终可能会摧毁它的一些行星。

从现在开始，大约60亿年后，我们的太阳将进入红巨星阶段，核心将逐渐耗尽燃料。随着氢聚变的减缓，核心会再次收缩。越来越小的核心会升温，然后开始另一轮核反应，将氦熔化成更重的元素。较热的核心使氢在核心周围物质的“壳”中熔化，恒星深处产生的额外热量会导致其外层气体膨胀。在强烈的爆发中，垂死的恒星抛出外层物质，红巨星阶段的结束通常是恒星生命中相对更猛烈的时期。

当红巨星失去质量时，其行星上恒星的引力会变弱，因此它们的轨道会扩大，行星的轨道可能会变得不稳定。在我们自己的太阳系中，太阳会膨胀到融化、蒸发和吞噬一些内部岩石行星，太阳会失去大约一半的质量。这样一来，外行星的轨道也会向外漂移，在这里下沉两次。当燃料燃烧寿命即将结束时，太阳将变得更亮、更大，其直径将变得如此之大，以至于可以从幸存行星的表面充满天空。那么，太阳和星星是会像火焰一样消亡，还是会因为一点点呜咽而崩塌？

目前，红巨星的核心在耗尽所有燃料、耗尽所有气体后，剩下的致密星渣被称为白矮星。白矮星被认为是“死亡”的，因为它内部的原子不再聚变，不能产生恒星能量，但它仍然处于“发光”状态，因为它太热了。最终，它会冷却下来，从视野中消失。宇宙中几乎每一颗恒星最终都会经历从红巨星到白矮星的转变。我们的太阳将在80亿年后到来。虽然非常低质量的恒星比现在的宇宙时代要花更长的时间才能到达。当然，行星也可以诞生在超新星中。

如果一颗恒星非常巨大，它可能会沿着不同的路径膨胀成超巨星，最终爆炸成超新星。来自超新星的冲击波可以引发新恒星的形成，并在死后创造新的生命。虽然，在超巨星周围，到目前为止还没有发现有一天会爆炸的行星。但这并不意味着他们不存在。虽然超巨星非常罕见，但它远比任何轨道物体都要耀眼。超巨星包含多层不同种类的原子，可以产生巨大的能量输出，但我们的技术可能还不够先进，所以暂时找不到它们的行星。巨星可能稍纵即逝，但他们的爆款在这个事件中扮演着重要的角色。