NGC 5307是位于半人马座的行星状星云,距地球约10000光年。行星状星云是当像太阳一样的恒星在到达生命结尾时的残余物。
NGC 5307的哈博图像不仅让人惊奇恒星的过去,也让人沉思我们太阳的未来。
恒星从不断成熟到达生命结束,这是一段漫长、缓慢的过程,其间由不同剧烈变化分成几个阶段。同NGC 5307一样,我们的太阳最终也会抛射出它外层的气体,成为一颗红巨星。
几十亿年后,太阳将点亮抛射出的气体,形成星云,自身成为一颗白矮星。
现在,我们的太阳处于主星序,在它的中心氢核聚变为氦核。聚变反应释放出巨大的能量,为地球提供了热能使生命可以在地球存活。(事实上大部分热量由质子-质子链反应产生,而不是产生自聚变反应本身)
恒星处于核聚变产生的向外压力和自身质量产生的内向重力的平衡状态,这个平衡被称为流体静力学平衡,但恒星不能永远保持在这个平衡状态。
太阳在逐年、逐世纪、十亿年地进行着氢核聚变为氦核、释放热量、损失质量的过程。虽然像太阳这样的恒星看起来是稳定不变的,但是在自然界没有什么是永远不会改变的。
太阳每秒钟大约有6亿吨氢聚变为氦,并在这个过程中损失质量。太阳损失的质量转化成了能量,这个转化过程可以通过爱因斯坦的能量方程E=mc²解释。这是一个非常巨大的量,事实上在太阳在45亿年中已经损失了将近木星等量的质量。
太阳不断损失质量,使得质量可提供的内向重力不足以承载核聚变产生的向外压力,最终太阳的平衡状态将被打破,开始向外膨胀成为一颗红巨星。
天文学家通过计算得出大约50亿年后,太阳将成为红巨星并膨胀到足以吞没水星、金星甚至地球。
届时,太阳的发光强度大概会相当于现在的两倍。到那时,地球从太阳获取的能量会和金星现在从太阳获得的能量相当。这对生命在地球的存活来说不是一个好消息。
红巨星的阶段之后,太阳将变为超大星。经过五亿年,太阳将膨胀为两倍大;再经过五亿年,会再膨胀一倍,亮度将变为之前的2000倍。
这时,太阳已经成为一个巨大、明亮且具有威胁性的星球,它会变红并吞噬掉太阳系内的行星。它将处于红巨星的分支,内核由氦组成并包裹一层氢。在经历了几十亿年的生命之后,太阳将只能存活大概1亿年。但在这一亿年中太阳还将经历许多个演变阶段。
首先是氦闪,这个过程中太阳将燃烧40%的质量:内核中6%的氦转化成碳,这仅需要几分钟时间,与太阳几十亿年的生命相比惊人的短。