夜空中闪闪发光的星星,99.9%都是恒星。恒星是氢等元素在自身强大引力作用下凝聚形成的球形发光等离子体,它们在宇宙中非常常见,星系就是由大量恒星构成的集合体,例如银河系就包含上千亿颗恒星。

我们所处的太阳系就只有一颗恒星,那就是太阳。在太阳系之外还存在数不清的恒星,它们虽然在大小、温度、亮度等方面与太阳均存在差异,但整体结构还是大同小异,毕竟都是同一类天体。

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长久以来,天文学家研究那些遥远的系外恒星,主要是通过分析其发出的光的光谱进行研究。不过得益于观测技术的进步,现在天文学家也可以像拍摄太阳那样,给系外恒星拍摄清晰度相对较高的表面照片,从而让人类看到系外恒星的真实模样,而不再仅是照片上的一个个光斑。

瑞典天文学家于2023年用欧洲南方天文台架设在南美洲智利阿塔卡马沙漠的大型毫米及亚毫米波射电望远镜阵列,拍摄到了迄今为止最清晰的恒星“剑鱼座R”的照片,照片已经能够清晰地看到该恒星的表面结构。这是人类迄今为止首次观测到系外恒星的表面结构,意义十分重大!

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照片显示,这颗恒星表面存在巨大的由等离子体气泡构成的米粒结构,并且还能看到其表面的热对流形式。

恒星内部进行着剧烈的核聚变反应,其能源源不断地够发光发热,能量就来源于此,而这种米粒结构就是由恒星内部强烈的热对流现象产生的。

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我们的太阳表面也能看到这种结构,但远没有“剑鱼座R”上那么夸张。该恒星表面的每一个气泡大约相当于75个太阳那么大,并且在不停的上升、冷却、破裂和下沉,仿佛煮沸了的水在冒泡一样。恒星表面不断冒出的巨大气泡破裂后还会向宇宙空间释放出大量物质,恒星风或太阳风就是这么产生的。

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“剑鱼座R”又名“HD 29712”,距离地球大约178光年。虽然它的质量和太阳差不多,但因为它是一颗处于恒星演化末期的红超巨星,体积发生前所未有的膨胀,十分巨大。“剑鱼座R”目前的半径约2.5亿公里,是太阳半径的大约350倍。这使得“剑鱼座R”成为了除太阳以外,人类在地球上所能观测到的可视面积最大的恒星。它能成为首颗被人类观测到表面结构的恒星,也与这个原因有关。

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虽然距离地球最近的系外恒星是半人马座阿尔法c星,也就是比邻星。比邻星距离地球大约4.2光年,比“剑鱼座R”近很多,但比邻星是一颗质量很小、体积很小的红矮星,可视面积很小。因此,其尽管离我们很近,但天文学家以目前的技术却很难观测到其表面的清晰影像。目前有望被人类观测到表面结构的恒星都是那些体积巨大且距离较近的恒星。

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恒星的寿命主要由其质量决定!一般来说,质量越大,其内部的核聚变反应就越剧烈,氢等燃料很快就会被耗尽,从而走向死亡。

根据科学家的预测,像太阳质量般大的黄矮星,寿命大约100亿年左右。目前太阳大约46亿岁,仍处于恒星演化过程中的主序星阶段,这意味着其大约还有50亿年的寿命。未来太阳的体积也会不断膨胀,变成“剑鱼座R”那样。

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“剑鱼座R”与太阳的质量差不多,科学家通过射电望远镜观测到了“剑鱼座R”的表面影像,太阳50亿年后变身成红巨星的样子大概就是如此。而且从“剑鱼座R”的半径来看,未来太阳变成红巨星后,地球大概率会被其吞没。

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红巨星并不是恒星生命的终点,像太阳这种质量等级的恒星,在红巨星阶段短暂停留一段时间后,最终会化身成行星状星云,其核心则会演变成一颗白矮星。白矮星不断冷却,最终会变成理论预测中的黑矮星。