我们的太阳,不是普通人
每当有人想要引用广阔的空间和时间时,他们就会声称我们人类发现自己在一块岩石上"绕着一颗普通的恒星转"。
但从人口普查的角度来看,这并不是真的。
太阳,我们幸福的融合父母,不是普通人。
恒星形成。
恒星是巨大的氢气球(含有一些氦和少量较重的元素)。
当说到"巨人"的时候,不是在开玩笑。
太阳包含了太多的物质。
这意味着每一颗恒星都在与自己的引力交战,引力无休止地试图把它挤压成虚无(就像黑洞一样)。
通过地核中的热核反应释放的能量提供了向外的推力,阻止了重力的向内挤压。
但是,任何明星是如何达到这种平衡的呢?
不知何故,所有的气体都必须集中在一个地方才能启动恒星。
追踪这个故事,我们可以看到太阳根本不是平均的。
恒星是由"星际介质"(ISM)中的气体和尘埃云形成的。
ISM中的大部分物质都相当稀薄,但也有一些地方的物质被超新星和恒星风席卷在一起,形成了相当稠密的冷云。
分子云可以绵延数百光年,包含数百万个太阳的气体。
因为它们太冷了(比如在绝对零度以上10度),如果你轻推它们,这些云的某些部分(让我们称它们为"小云朵")就会在自身引力的作用下崩塌。
一个经过的冲击波,甚至是与另一个云团的碰撞,都足以让引力占据边缘。
在接下来的一百万年左右的时间里,云团将开始缩小。
气体从外缘像雨点一样落到内核上,增加了那里的密度,并创造了很快就会变成恒星的种子。
核心的温度也在上升,因为中心的物质被上面的所有物质挤压得很厉害。
一旦中心温度上升到几百万度以上,核反应就会启动,一颗恒星就诞生了。
这个恒星形成的故事是直截了当的,也是我们非常了解的一个故事。
然而,故事中没有包括的是:最后出现的恒星大小是多少?
天空中有些恒星的质量是太阳的100倍。
还有一些恒星的质量是太阳的十分之一。
平均而言,我们应该期待从这个恒星形成故事中涌现出什么样的恒星呢?
只需数一数不同质量的恒星就能找到答案。
由此,我们得到了一个叫做初始质量函数(IMF--但不像银行)的东西,它告诉我们,恒星形成产生一颗太阳质量的恒星(例如,一颗质量为10个太阳质量的恒星)的可能性有多大(这种恒星会变成超新星)。
在初始质量函数达到峰值的地方,那将是宇宙中真正的"平均恒星"。
我们的特别明星。
那么,答案是什么呢?
不是在十个太阳质量的情况下。
不是一个太阳质量(如太阳)。
相反,初始质量函数的最高值约为太阳质量的一半。
在恒星形成过程中最常见的一种恒星比太阳小得多。
这些被称为"M-矮星"的恒星不仅质量较小,而且更小,半径大约是太阳的一半。
它们的温度也更低,表面温度约为3600开尔文(Kelvin),而太阳的表面温度接近5600 K。最后,它们的亮度要低得多,照射到太空的光线只有太阳的0.05倍。
所有这些事实都不仅仅是天文数字的琐事。
因为这些较小的恒星要多得多,所以离我们更近的恒星会比像太阳这样的恒星更多。
由于我们对寻找宇宙中有生命的行星非常感兴趣,这些M星的共性和近在咫尺意味着它们将是我们大部分生命探寻的地方。
但是,这样昏暗、寒冷的恒星提供的微薄能量能让生命形成吗?
这是另一个时间的问题。
今天,足以看到我们天空中那座辉煌、明亮、温暖的聚变熔炉确实不平凡。