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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。
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」。
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。
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。
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。
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。」
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。
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。
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。
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18/12/2025 05:00PM
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