最近发表的一篇科学论文显示,通过对191颗已经脱离主序星阶段(以氢为主要聚变燃料)、正逐渐膨胀为红巨星的恒星进行仔细观测后,科学家已经可以更准确地预测出太阳“死亡”时的具体情况,他们认为当太阳达到自己的寿命后,半径会膨胀到现在的200~300倍左右。
观测数据是在1996~2008年间,使用在美国加利福尼亚州南部的帕洛马山设置的帕洛马试验干涉仪(现在已经废弃)获得的。通过将这个数据与欧空局(ESA)的天文观测卫星希帕尔科斯和盖亚的观测数据相结合,科学家可以以更高的精度计算出这些红巨星到地球距离和有效温度。据此天文学家们能够以比过去的观测高约2~4倍的精度获得这些恒星的视直径(以天球上所显示的直径)、温度、真实颜色等数据。
此次研究总结论文的主作者-来自美国亚利桑那州弗拉格斯塔夫的罗威尔天文台天文学家杰拉尔德·范贝尔在接受记者采访时说:“本次研究是关于如何更加准确测定红巨星的大小和温度,这会给所有需要这些情报的天文学家带来全新的启示。这次我们创造了一把可以更好地用于测量其他恒星的尺子。”
2023年1月在美国西雅图举行的第241届美国天文学会(AAS)上发表中,范贝尔指出,这些观测对象(191颗红巨星)的大部分被认为与估计的太阳晚年非常相似。他进一步解释道,“这些巨星在他们的中心核不再进行氢“燃烧”(核聚变),因为位于这些恒星中心核的核燃料已经枯竭。当位于中心核外层的氢开始燃烧时,恒星的表面积会暂时缩小。但最终,当中心核升到足够高的温度时,恒星核聚变的下一个阶段“氦燃烧”就开始了。”
范贝尔还指出,这次调查对象的恒星基本上都处于中心核外氢燃烧或氦燃烧的阶段。
从巨星的观测结果中可以看到50亿年后太阳的样子根据范贝尔的说法,红巨星和红超巨星的构成比例不到恒星总数的5%,但在没有月亮的黑夜中,你可以看到的所有恒星的约三分之一都是这种巨星。因为比起其他恒星,这些巨星的亮度很高,所以说在距离地球很远的地方我们也能看到。被我们熟知的天空中的红巨星有毕宿五、大角星、北河三等,超巨星则有参宿四、参宿七、心宿二等。
其中,属于猎户座的参宿七是超巨星当中的典型例子。与较小的巨星相比,它的中心核的温度要高得多。超巨星可以引起比氢或氦更重的元素的核聚变。但超巨星为了支撑其巨大的质量,核聚变的速度与烈度都要强烈许多,所以这些恒星的寿命一般都很短,只有几百万到几千万年的寿命,而像太阳这样的恒星寿命一般可以达到100-120亿年左右。
50亿年后,当太阳刚开始燃烧位于中心核以外的氢时,会膨胀到现在约80倍的大小(指的是半径)。然而在氦核燃烧开始的阶段,太阳的大小反而会稍微收缩一些。然后数亿年后,太阳将会再次膨胀,半径可以达到现在的大约200~300倍,到了太阳演化的最后阶段,太阳的外层大气将会逐渐的脱离太阳核心引力的束缚而逐渐变得稀薄,最终在太阳中心只留下一颗和地球差不多大小的白矮星。
此次的论文为我们揭示了一个《关于恒星随着年龄的增长会如何表现》的相当准确的样本集,这对我们预测太阳系的未来是很有帮助的。