太陽形成于大約 46 億年前，并將在目前的狀態(tài)下存活，大約再過 450 到 55 億年。雖然我們無法預(yù)測數(shù)十億年后會發(fā)生什么，但對恒星如何演化的了解使天文學(xué)家能夠廣泛地推斷出太陽上的生命可能是如何發(fā)展的。更大質(zhì)量的恒星可能會在被稱為超新星的爆炸中結(jié)束生命，但這并不是等待我們的可能場景。

1. 氫氣燃燒階段

太陽每秒將 6 億噸氫轉(zhuǎn)化為 400 萬噸能量：其余轉(zhuǎn)化為氦“灰”。太陽的能量輸出在其整個生命周期中一直在增加，據(jù)認(rèn)為自形成以來的 46 億年中，它的亮度增加了 30%。在接下來的十億年里，隨著更多的氫轉(zhuǎn)化為氦，太陽的亮度將增加約 10%，從而導(dǎo)致熱能增加。如果我們考慮人為氣候變化已經(jīng)對我們星球的天氣模式產(chǎn)生的影響，想象一下這種增加的影響。

上升的熱量將導(dǎo)致極地冰蓋開始融化，使海洋變暖并將水蒸氣送入我們的大氣層。水蒸氣會捕獲更多的熱量，產(chǎn)生“濕溫室”效應(yīng)，從而使全球溫度更高。在大約 35 億年后，太陽將比現(xiàn)在亮 40%，導(dǎo)致我們的海洋沸騰，冰蓋完全融化，我們的大氣層被剝離。地球會變得像金星一樣：燒焦、干燥、死氣沉沉。

2. 亞巨星

盡管這種情況很可怕，但這只是太陽滅亡的開始。在大約 50 億年之后，太陽將到達(dá)其生命周期主序列的盡頭，并將耗盡其核心中的所有氫。

如果沒有對抗重力的聚變過程，核心將隨著時間的推移開始收縮并變得更密集。當(dāng)它這樣做時，它的溫度會升高并最終點(diǎn)燃位于核心外的剩余氫。

這種新的燃料來源會產(chǎn)生巨大的能量，將外層向外推，使太陽膨脹兩到三倍，使其成為當(dāng)前直徑的兩到三倍，將其變成一顆亞巨星。

3. 紅巨星舞臺

隨著太陽的表層被推得更遠(yuǎn)，它們將繼續(xù)從深埋在這個不斷膨脹的外殼中的致密核心吸收熱量，這顆恒星將發(fā)展成一個巨大的發(fā)光物體，稱為紅巨星。

這些老化的恒星可以是太陽大小的 100 到 1,000 倍，擴(kuò)大的表面積將導(dǎo)致外層冷卻到 3,000 C 左右（今天的太陽表面約為 5,500 C）。較低的溫度意味著這些恒星在色譜中較紅的部分發(fā)光；因此得名“紅巨星”。

隨著太陽經(jīng)過這個過程，它將延伸到內(nèi)行星水星和金星的軌道之外，將它們完全吞沒，甚至可能到達(dá)地球的軌道。然而，我們的母星可能不會被完全摧毀，因為太陽在膨脹過程中將繼續(xù)失去質(zhì)量：一些估計表明，在其最大值時，可能只剩下 65-70%。

重力將因此減弱，太陽系中剩余行星的軌道將開始向外漂移。也許地球會僥幸逃脫。與此同時，太陽的核心變得越來越小，越來越熱，直到它形成 120 億年后才發(fā)生新的核反應(yīng)。

4. 新紅巨人

核心將繼續(xù)收縮，直到達(dá)到約 1 億攝氏度的溫度——這個溫度足以點(diǎn)燃?xì)錃庀倪^程中產(chǎn)生的氦氣，并將其轉(zhuǎn)化為碳和氧氣。由于致密的核心無法膨脹以增加能量輸出，氦會劇烈燃燒，產(chǎn)生稱為“氦閃”的短暫爆炸。這將降低核心的密度并帶來暫時的穩(wěn)定性，因為氦現(xiàn)在能夠以更可控的速度燃燒。

但是，新的燃料源用完不會花太長時間；只有大約1億年左右。當(dāng)氦繼續(xù)燃燒時，它會產(chǎn)生強(qiáng)烈的能量，就像氫氣燃燒一樣，這將導(dǎo)致太陽再次膨脹到它的第二個紅巨星階段。

5. 行星狀星云

盡管膨脹和收縮、質(zhì)量損失和燃料消耗，太陽的生命周期并沒有結(jié)束。這顆紅巨星將繼續(xù)將氦氣轉(zhuǎn)化為碳和氧，但核心永遠(yuǎn)無法達(dá)到點(diǎn)燃碳所需的 6 億攝氏度，因此它將再次開始收縮。

隨著氦氣耗盡，外層將被推得更遠(yuǎn)并消失在太空中，因此太陽質(zhì)量的一半將在其形成后的 125 億年左右保持不變。膨脹的外層將被熾熱的內(nèi)核照亮，形成被稱為“行星狀星云”的發(fā)光宇宙云。

這些現(xiàn)象是天文學(xué)家所熟知的，并且是與太陽質(zhì)量相同但不是行星的老化恒星的典型特征。它們之所以得名，是因為它們的圓形、膨脹的形狀。

6. 白矮星

隨著太陽的外層最終消散，只剩下一個熾熱而致密的核心，即白矮星。這些物體是宇宙中密度最大的物體，但通常只比我們自己的星球大一點(diǎn)。但是，它們可以達(dá)到超過 100,000 C 的溫度。

隨著太陽年齡的增長，核心產(chǎn)生的大部分熱量將被困在這個恒星殘骸中，需要數(shù)百甚至數(shù)千億年才能冷卻下來。

南環(huán)星云的中心是一顆熾熱、致密的白矮星。

7. 黑矮星

白矮星殘骸最終將耗盡其所有剩余的熱能和光能，并回歸（可能在數(shù)千億年內(nèi)）到最后階段：一顆沒有生命的黑矮星。目前，黑矮星只是假設(shè)，因為宇宙有 138 億年的歷史，不足以產(chǎn)生任何黑矮星，但人們認(rèn)為這將是我們太陽的最終命運(yùn)。

似乎為了讓故事更加悲慘，我們曾經(jīng)強(qiáng)大的恒星的低質(zhì)量將失去大部分的引力，導(dǎo)致行星漂移得更遠(yuǎn)，只不過是冰凍、燒焦的巖石。

但是隨著我們太陽系的殘余物消失在太空中，來自我們自己死去的太陽的粒子可能會合并并重新啟動恒星形成過程。這可能導(dǎo)致形成具有巖石天體、大氣和液態(tài)水的行星，為新生命做好準(zhǔn)備。

太陽生命周期的圖解