在遥远的未来，我们的太阳系将如何终结？

　　＂去珍爱一切的方式，是意识到你可能会失去他们。＂- G. K. Chesterton
　　一旦太阳死亡后，地球将冷冻下来，但那只是开始
　　除了气候变化， 冰河时代，以至太阳的死亡，宇宙的演化之舞还要持续很久。
　　下面告诉你这一切将如何真正的终结。
　　138亿年的宇宙演化把我们人类带到了这里：一代又一代的恒星需要诞生、死亡去合成重型元素；小型的原初星系需要聚集然后融合形成今天的银河系；星际气体云需要瓦解崩塌形成新的有岩石行星环绕的恒星；无数复杂的无机和有机化学反应需要抓住这其中一个新产生的世界，伴随着生物进化和自然灾害，历经一个非常特定的路径，最后，人类这个物种才终于得以在几十万年前出现。在过去的12000年里，我们建立了农业、科学、国家，和我们所认识的现代文明。这是一段改变了我们的世界、多亏人类太空计划同时也改变了我们太阳系的非凡旅程！
　　50年前人类就已经发送机器人和无人探测器到别的星体上。太阳系从来都不是一成不变的
　　但我们今天所享有的世界，无论我们采取什么办法，都不会这样永远持续下去。一系列地势运动会陆续发生，将未来的地球变成当今活着的人难以认出的一个世界。约60000年后，太阳和很多恒星的运动将足以扰乱当前观测到的多个星座， 变为完全不同于今天我们看到的样子。之后再过100000年，下一个冰河时代可能来临。而且这和人类的活动影响并无关系。在未来数百万年之内，黄石超级火山将可能爆发，永远地改变地球的景观。
　　银河系和仙女座星系未来合并的模拟照片。图片来源：NASA，ESA
　　不到四十亿年后，仙女座星系(很可能捎带上其附近较小的三角座星系)将与我们的银河系相撞合并，这会给我们的星系结构和习以为常的夜空带来非常壮观的变化。目前，仙女座星系距离我们250万光年，但正以43公里每秒的速度向银河系逼近。最准确的模拟表明，第一次碰撞和第一次形成新恒星的聚变喷发(第4张图片)将在38亿年内发生，之后完全的融合将在55亿年内完成(第8张图片)。引力将促使两个星系最终合并，形成一个巨大的椭圆星系： Milkdromeda（银河-仙女星系），我们的太阳系仍是其一部分。但在更大的宇宙尺度上，宇宙其他所有的星系都将继续加速远离我们，最终，在大约1000亿年之后，彻底从我们的视界消失。
　　尽管如此，我们的太阳系仍将保持完整，即使看起来样子将会和今天大有不同。随着年龄的增长，太阳将持续变得越来越热，大约10到20亿年内，会蒸发掉我们的海洋，终结地球上的所有生命。最终，大约50到70亿年，太阳的核心燃料燃烧殆尽，这将致使我们赖以生存的恒星逐渐膨胀为一颗红巨星，而水星和金星这个过程中会被太阳吞没掉。由于恒星演化的特别细节，地球和月球有可能会被推向外围轨道，从而不用承受这两个邻居被炙烤的命运。
　　如果计算正确，当太阳膨胀成一颗红巨星后地球不会被吞没。然而，地球会变得非常非常炽热
　　在耗尽剩余的核燃料后——主要是其核心的氦元素——太阳的外层物质会剥离形成行星状星云，而太阳的核心将转变为一颗白矮星。这是我们的宇宙中几乎所有恒星的最终命运。但是太阳系的行星仍然会待在轨道上，绕着我们冷却的，暗淡的太阳残骸运行。这一过程，从现在算起，大约在95亿年内完成。
　　当太阳完全耗尽其核燃料，会吹散其外层形成一片行星状星云，而其核心则变成一个热而致密的白矮星
　　在这期间，地球仍继续绕着太阳运转，月球持续对地球施加着引力，而这形成了一个扭力，就像你给一个旋转的物体施加了外力。这使得月球渐渐远离地球，同时导致地球自转减慢(会延长昼夜一天的长度) ！这种减慢非常微弱，地球每一个世纪的自转仅减慢1.4毫秒。但宇宙有的是时间。大约500亿年之后，月球的轨道周期将变为大约47天(和目前的27.3天相比)，我们现在24小时的昼夜一天那时将变为： 47天（以现在的天为单位）。此时，月球和地球将互相潮汐锁定，以至于地球和月球互相看着都静止不动。
　　月亮仅被地球潮汐锁定，地球仍将自转。月球减缓地球自转锁定地球，月球被推远，地球才会被真正锁定
　　然而恒星的形成仍将继续，垂死的恒星会释放其燃料于星际空间，然后质量不够大未能形成恒星的星体会螺旋吸收并融合这些物质，而形成一颗恒星只需要特定量的物质。寿命最长的恒星能持续燃烧大约100万亿年(10¹⁴年)，之后约1000万亿(10¹⁵)年，恒星的形成将完全停止。当最后的恒星残骸冷却黯淡为一片黑暗后，只有那些未能形成恒星的星体，或星际中的恒星残骸之间偶尔的碰撞或合并才能为我们的星系产生些光亮。最终，当白矮星冷却和辐射掉能量后，便彻底变为黑矮星。这会花费相当长的时间： 基于我的估算是1万万亿年，或一百万倍于目前宇宙的年龄。原子依然存在，但他们也只会在绝对零度以上几度。这个时候，整个夜空将是真正的一片黑暗和漆黑，完全没有可见光，因为我们星系所有的恒星都已燃烧殆尽了。
　　盘旋吸收、合并或碰撞另一个燃料烧尽的恒星，可能是太阳发出最后光亮的机会
　　也许你想知道要花费多长时间我们已变成黑矮星的太阳会不期而遇到另一个黑矮星，存在潜在的可能合并它然后重新点燃它。在仙女座星系和我们银河系剩余的部分里，将大约有一万亿颗恒星和恒星残骸继续在星系里绕转着。在这个混乱的系统内，一个标准的的恒星系统可能会很长很长时间都不会与别的恒星相撞。但宇宙的确有的是时间。大约10²¹年后，我们太阳系中心的黑矮星将随机地与另一个黑矮星碰撞，产生一次Ia型超新星爆炸（宇宙中最猛烈的爆炸），这足够摧毁太阳系的一切。
　　太阳不会以超新星爆发方式终结，若未来恰好与另一个黑矮星碰撞合并，Ia型超新星爆发将是太阳系最终命运
　　这会是我们星系里很多恒星的最终命运，但并不是所有的，可能也不是我们太阳系的最终命运！有另一个竞相发展的进程会更有效率，因此更有可能发生在我们身上：星系区域内的引力弹射-----因为一种叫做暴力松弛（violent relaxation）的天体运动过程！当有多个星体处在一个混乱的引力轨道时，有时候某个星体会被弹射出去，同时导致留下的其他星体更加紧密地簇拥在一起。而这正是发生在球状星团（通常由数十万颗低金属含量的老年恒星组成）里的事，这也解释了在这些远古的星系群核心地带为什么这些恒星是如此紧凑，又为什么有那么多蓝离散星（合并在一起的年老恒星）！
　　球状星团中恒星会紧密簇拥在中心地带，且会频繁合并，但在外围，更常见的是因为暴力松弛弹射出来的恒星
　　引力弹射的可能性要约100倍于恒星的随机合并，这意味着大约10¹⁹年后我们的太阳和剩下的行星可能会被弹射到现在的深空地带。但即使被弹射出去，周围空旷一片的地球绕行着太阳死亡后的残骸，这样的情景也不会永远持续下去。每一个星体运行轨道——甚至是广义相对论意义上的引力轨道——都将非常、非常缓慢地衰减。可能需要的时间特别长，大约10¹⁵⁰年（极其天文的一个数字…），最终，地球 ( 以及其他所有的行星，在足够长的时间后) 将会完成轨道衰减，被螺旋吸入太阳系的中心物质中。如果被引力弹射的话，这就是我们的命运！
　　时空弯曲的影响最终将导致地球轨道衰减，被螺旋吸入太阳。图片来源：美国物理学会
　　但倘若我们还待在银河系和仙女座融合演变成的巨型星系内，被吸入这星系中央的黑洞并不会是我们的结局。因为这需要10²⁰⁰年才能发生，可黑洞无法存活那么久！由于广义相对论和量子力学结合后的特性，随着时间的推移，黑洞会因为霍金辐射（以其发现者：斯蒂芬·霍金命名）这样一个过程失去物质而最终蒸发掉。即使宇宙中最超大质量的黑洞，大约10¹⁰⁰年内就会霍金辐射完，而一个太阳质量那么大的黑洞更是只需要10⁶⁷年辐射完。
　　大约10¹⁰⁰年，即使宇宙最大的超大质量黑洞由于霍金辐射也会彻底蒸发掉。图片来源：NASA
　　黑洞辐射衰变消失后，宇宙只会留下暗物质，这意味着地球将被螺旋吸收进那颗黑矮星，这黑矮星就是曾经温暖和给养过我们一代又一代人类的太阳。唯一能避免这种情况的可能性是，能发生那么一次碰撞或一次近距作用于地球的引力，把地球弹离出太阳的轨道释放在宇宙的深空区域从而将我们解救。
　　然而，不管我们的世界在烈火中毁灭多少次，我们的终极命运都将是冻结在一个无比寂冷、无比空旷的宇宙！
　　一切都会过去的。
　　原文选自：Ethan Siegel的书 Beyond The Galaxy!
　　译者: RainMan（宇宙的秘密）
　　便于理解，译者注：
　　恒星都是气态星球。是这个宇宙的元素加工厂（黄金是宇宙硬通货也跟这个有关...）
　　终生主要在平衡由外向内的引力和中心核聚变氢元素产生的由内向外的核能斥力这两种作用力，因质量大小不同，一旦这两种力失衡后，红巨星、白矮星、黑矮星、中子星、超新星爆发、黑洞都是其可能的演变命运。
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