新浪科技訊 北京時間1月7日消息，據(jù)國外媒體報道，太陽看起來似乎是一個永遠(yuǎn)燃燒的氣體球，但總有它會死去，這可能聽起來很讓人沮喪，尤其是對于那些在地球上生活了幾十億年的生物來說。但太陽的死亡也有光明的一面。根據(jù)2019年1月發(fā)表在《自然》(Nature)雜志上的一項研究，死去的太陽將留下一堆亮閃閃的遺產(chǎn)：變成一顆巨大的水晶，不過，這可不是你在普通枝形吊燈上能找到的那種水晶。

　　在討論超大型恒星晶體之前，我們首先需要了解像太陽這樣的恒星是如何生存和死亡的。

　　從紅到白矮星

　　太陽通過原子的核聚變產(chǎn)生能量，它的巨大引力將恒星核中的氫原子擠壓在一起，聚變成氦原子，并在這一過程中釋放出的大量能量，向外推動，維持著良好的平衡狀態(tài)。只要有足夠的氫燃料支持這個過程，核心的大小和溫度就保持不變(大約1500萬開爾文)。核聚變產(chǎn)生的能量輻射到整個太陽系，最終孕育了地球這個宜居星球上生命的演化。在太陽所經(jīng)歷的生命周期中，這個燃燒氫的階段持續(xù)了約90%的時間，這一生命期的恒星被稱為“主序星”。目前，太陽的主序星階段已經(jīng)經(jīng)過了45億年——大約是它生命的一半。

　　當(dāng)氫原子耗盡后會發(fā)生什么?委婉地說，事情會變得有點(diǎn)瘋狂。如果沒有聚變氫所產(chǎn)生的能量向外的壓力，太陽的引力就會使其核心不堪重負(fù)，被擠壓成一個更小的空間，其溫度將提高十倍。不過沒關(guān)系，較重的氦原子核將開始聚變，再次產(chǎn)生向外的壓力來維持平衡。據(jù)預(yù)測，這將在大約50億年后開始發(fā)生，其標(biāo)志是一種名為“氦閃”的能量突然噴發(fā)。在氦聚變過程中，碳和氧形成，核心的溫度再次上升。

　　不久之后，甚至更重的元素也開始聚變，使太陽整體上看起來會因物質(zhì)消耗而有點(diǎn)糟糕。它將開始膨脹，猛烈的太陽風(fēng)橫掃星際空間，太陽的外層將開始剝離。不過，太陽的質(zhì)量還不足以爆發(fā)稱為超新星，而是會變成一顆紅。它可能會擴(kuò)張到地球軌道之外，將我們的星球烤焦。

　　在紅末期，太陽外層殘存的氣體會被太陽風(fēng)吹送進(jìn)太空，并被電離成太陽等離子體，從而形成美麗的行星狀星云。這個星云內(nèi)部富含新形成的重元素，將繼續(xù)用于產(chǎn)生下一代的恒星和行星。外層被剝離后，留存下來的將是被稱為白矮星炙熱恒星核。這是一個小而高密度的恒星，將在數(shù)十億年中逐漸冷卻和暗淡，成為太陽曾經(jīng)地位的證明。

　　白矮星在數(shù)十億年后會永遠(yuǎn)熄滅和變暗，但這并不是故事的結(jié)局。利用歐洲蓋亞任務(wù)的觀測結(jié)果，英國沃里克大學(xué)的研究人員偶然發(fā)現(xiàn)了一個潛藏已久的白矮星秘密。

　　水晶白矮星

　　在形成后不久，白矮星就變得非常熱，輻射出之前主序星核心曾經(jīng)擁有的強(qiáng)烈能量。在形成后數(shù)十億年間，白矮星將慢慢冷卻，并在某個時間點(diǎn)上，其內(nèi)部的氧和碳將發(fā)生相變——類似于液態(tài)水凍結(jié)成固態(tài)冰。只有在非常極端的溫度和壓力下，碳和氧才會固化形成一個巨大的水晶。

　　“所有的白矮星都會在其演化過程中的某個時刻結(jié)晶，而更大質(zhì)量的白矮星會更快地經(jīng)歷這個過程，”研究負(fù)責(zé)人、沃里克大學(xué)物理系的皮埃爾-伊曼紐爾·特朗布萊在一份新聞稿中說，“這意味著我們星系中數(shù)十億顆已經(jīng)完成這一過程白矮星，本質(zhì)上就是天空中的水晶球。大約100億年后，太陽本身將會變成一顆白矮星。”

　　特朗布萊的團(tuán)隊分析了蓋亞任務(wù)的觀測結(jié)果，測量了距離地球300光年范圍內(nèi)15000顆白矮星的亮度和顏色，觀察到某種顏色和亮度的恒星數(shù)量過多(或“堆積”)。他們意識到，這組白矮星代表了恒星演化中的一個相似階段，這個階段具有適合發(fā)生結(jié)晶相變的條件，而這會導(dǎo)致冷卻的延遲，從而延緩恒星老化過程。研究人員還發(fā)現(xiàn)，其中一些恒星的壽命延長了20億年。

　　“這是白矮星結(jié)晶，或者說液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w的第一個直接證據(jù)，”特朗布萊在聲明中補(bǔ)充道，“50年前就有人預(yù)測，由于固化結(jié)晶作用，我們會在某些亮度和顏色下觀察到白矮星數(shù)量的堆積，直到現(xiàn)在我們才觀察到這一現(xiàn)象。”

　　結(jié)晶的白矮星不僅僅是一顆恒星。它們的量子構(gòu)成不同于我們在實驗室里可以重建的任何東西。當(dāng)白矮星物質(zhì)結(jié)晶時，其物質(zhì)在量子水平上變得有序，原子核排列成一個三維晶格，形成一個金屬氧核和一個富含碳的外層。

　　因此，在太陽這樣的恒星死亡后，它們的故事還沒有結(jié)束。所有的白矮星都會經(jīng)歷這個結(jié)晶階段，在星系中留下大量像鉆石一樣閃亮的恒星殘骸。