宇宙中的恆星正走向枯竭嗎

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沒有什麼能夠永恆存在……我們的宇宙也不例外。過去20年來，天文學家一直在探測一些跡象，顯示宇宙可能已過巔峰期。其中一個作為依據的信號是，越來越少新的恆星誕生。

這並不是說宇宙中的恆星走向枯竭了。據估計，它可能包含多達一秭（septillion）——即1後跟24 個零。

但天文學家認為，新恆星的產生正在減緩。


恆星的誕生……與死亡


目前科學界的共識是，宇宙大約有138億年的歷史。第一批恆星在大爆炸發生後不久形成。

事實上，去年詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）在我們的銀河系中，發現了被認為已超過130億年的三顆恆星。

恆星本質上是由炙熱氣體組成的巨大球體，它們的生命起點都相同。

它們誕生於被稱為「星雲」的巨大太空塵埃和氣體雲中。重力將氣體團塊拉在一起，最終加熱並形成一顆嬰兒恆星，或稱「原恆星」。




原恆星被物質雲包圍，以促進其生長。


當恆星核心加熱至數百萬度時，內部的氫原子被擠壓在一起，通過稱為「核聚變」的過程形成氦。這一過程釋放光和熱，恆星進入穩定的「主序星」階段。

天文學家估計，包括我們的太陽在內的主序星約占宇宙中所有恆星的90%。它們的大小從太陽質量的十分之一到200倍不等。

最終，這些恆星會耗盡燃料，並在走向死亡的過程中走上不同的道路。

像太陽這樣的低質量恆星會在數十億年間逐漸消逝。

而質量至少是太陽八倍的「姊姊」們，結局則更加戲劇化：它們會在一場稱為「超新星」的巨大爆炸中毀滅。





舊恆星主導


2013年，一個國際天文學家團隊在研究恆星形成的趨勢時稱，未來將存在的所有恆星中，有95%已經誕生。

「我們顯然生活在一個由舊恆星主導的宇宙中。」該研究的首席作者大衛·索布拉爾（David Sobral）當時在昴星團望遠鏡（Subaru Telescope）網站的一篇文章中表示。

在宇宙的時間軸上，恆星形成的高峰似乎發生在大約100億年前，這段時期被稱為「宇宙正午」。

「星系將氣體轉化為恆星，但它們的轉化速率正在下降。」加拿大英屬哥倫比亞大學宇宙學家道格拉斯·斯科特（Douglas Scott）教授說。

斯科特教授是目前正在接受同行評審的一項預印本研究的共同作者，該研究分析了歐洲太空總署的歐幾里得（Euclid）和赫歇爾（Herschel）望遠鏡的數據。

他和一個國際研究團隊能夠同時研究超過260萬個星系，這得益於歐幾里得計劃創建的龐大宇宙3D地圖。




歐幾里得太空任務捕捉到了附近宇宙中正在誕生新恆星的細節。


天文學家特別關注星塵所釋放的熱量。恆星形成速率較高的星系往往擁有更大、更熱的恆星，因此塵埃溫度也更高。

根據斯科特教授的說法，研究團隊發現，星系的溫度在數十億年間逐漸下降。

「我們早已過了恆星形成的高峰期，未來每一代恆星形成的數量將越來越少。」他說。


大降溫？


確實，舊恆星的死亡可以利用相同的物質形成新恆星，但事情並沒有那麼簡單。

假設我們有一堆建材，用它們建造一棟房子。如果我們想再蓋一棟，當然可以嘗試回收舊房子，但並非所有材料都能再次使用。

「這意味著我們只能建造一棟更小的房子。每次拆除後，可用的材料會越來越少，直到我完全無法再建房子。」斯科特教授解釋說。

這與恆星的情況非常相似。

「每一代恆星可燃燒的燃料都更少，最終將沒有足夠的燃料來形成新的恆星。」這位宇宙學家說。

「我們已經知道，在宇宙中，低質量恆星比高質量恆星普遍得多。」




天文學家估計我們的太陽在最終消失之前還有50億年的時間。


科學家長期以來一直推測，宇宙終有一天會走向終結，只是不確定何時以及如何結束。

目前最被廣泛接受的理論之一是「熱寂」（heat death，又稱熱死亡）。

這一理論也被稱為「大凍結」，預測隨著宇宙持續膨脹，能量會逐漸分散，直到最終冷卻到無法維持生命。恆星彼此距離越來越遠，燃料耗盡，且不再形成新的恆星。

「宇宙中可用的能量是有限的。」斯科特教授解釋說。


大量的「零」

但在你憂鬱地仰望星空之前，恆星的消亡將需要一個天文數字般漫長的時間。



許多星系中的恆星形成仍將持續很長一段時間。


斯科特教授估計，在未來的10兆至100兆年內，新的恆星仍會不斷出現——遠在我們的太陽可能消亡之後。

至於「大凍結」，時間可能更長：今年早些時候，荷蘭拉德堡大學的天文學家估算，宇宙的最終終結將在大約「quinvigintillion」年後到來——也就是1後面跟著78個零。

所以，還有充足的時間，在下一個晴朗夜晚好好欣賞星空。



資料來源 : BBC
https://www.bbc.com/zhongwen/articles/ce3z5lnnqd5o/trad