“即便是最微弱的亮光,也能让黑暗无法立足。”——唐纳德·L·希克斯

宇宙深处,光明之源无穷无尽。似乎我们看得越远,看到的就越多。无论是哪里——银河系中心、星云和星团、河外星系,甚至是空无一物的天空,不计其数的发光天体包围着我们,而这些光几乎全部来自恒星。

但是尽管银河系有那么多恒星(大约4000亿颗),可观测宇宙有那么多星系(至少1700亿个,甚至可能更多),满天的星光却注定会越来越稀疏。在遥远的未来,最后一个光子也会从视线中消失,黑暗终将胜出。

主宰宇宙的是“暗能量” 在我们的宇宙中,物质并不是起决定性作用的能量形式。构成我们的普通物质,加上比普通物质多出大约五倍的暗物质,也仅占宇宙能量形式总和的三分之一,其他三分之二是暗能量——这似乎是一种空间本身固有的能量形式。

暗能量大约六十亿年前开始主宰宇宙的膨胀,它让遥远星系远离我们的速度越来越快。渐渐地,这些星系离我们越来越远。呈指数级扩张的空间,使这些星系当前发出的光永远无法到达地球。 大约1000亿至1500亿年后,当其他星系在暗能量作用下消失在漆黑的宇宙中时,我们本星系团的仙女座星系、银河系、三角座星系、大麦哲伦云以及四五十个矮星系——则会合并成一个巨大的椭圆星系——银河-仙女座星系。因此夜空中仍然会有繁星,但这也只是暂时的。

宇宙中恒星的燃料将耗尽 现今宇宙中恒星诞生的速度已经远不如从前,只有数十亿年前高峰期的3%。银河系和仙女座星系合并时,会引发巨大的星爆,迎来产星高潮。但星爆过去后,恒星诞生率将急剧下跌。

恒星生命结束时,质量大的会变成超新星。中等的会抛掉外壳,变成行星状星云。内核则坍缩成碳-氧白矮星。今天的超新星和行星状星云会留下大量未经使用的燃料——氢和氦——它们足够新恒星今后数万亿年之用。但燃料终会有用尽的一天,恒星诞生率会在十万亿年内持续下跌,产星区和可供利用的气体云将越来越少。遥远的未来,新星的诞生将成为一种极为罕见的现象。

小个子最长寿,质量最小的恒星也活得最久。质量最小的恒星通常被叫做“红矮星”。红矮星的燃料足够它燃烧20万亿年。在它生命结束的时候,一切都很平静,没有破坏性的超新星爆发,也不会抛出外壳。红矮星内的氢将100%转化成氦,然后坍缩成氦白矮星。

十年前,我们仍然以为数量最多的恒星是M级恒星(红矮星)。在宇宙中,每四颗恒星中就有三颗是红矮星。100万亿年后,宇宙中可能充斥着碳-氧白矮星和氦白矮星。由于白矮星的“白炽”状态在冷却到我们无法看到前,要经历1千万亿至1万万亿年,所以只要它们还没有冷却,宇宙仍不至于陷入彻底的黑暗。

但是新的观测结果表明,宇宙中还存在着大量的褐矮星。 褐矮星是“失败”的恒星。真正的恒星和褐矮星的区别,是前者能把氢聚变成氦。要到达发生聚变的临界,温度就必须上升到四百万度。要获得这么高的温度,天体的质量就必须达到太阳的7.5%至8%。

天体能够发生合并。如 Luhman 16 恒星系统中的两颗褐矮星,在引力的驱动下,它们的轨道会逐渐衰减,最终会在10^60至10^150年内发生合并。由于它们的质量分别是太阳的4%左右,所以合并后新的天体将达到核聚变的临界点,产生一颗真正的恒星。这样的机制会推迟终极黑暗的到来。 但宇宙中同时也充满着大量不确定因素。天体合并虽然可行,但概率极小。

暴力扰动 假如恒星系统是孤立的,那么它们只要沿着螺旋轨道慢慢接近就好了。但是现实中恒星通常都位于巨大而拥挤的星系中,那里有数万亿恒星和恒星尸骸。因此别的恒星有可能以极近的距离上从它们身边掠过,由此带来的引力扰动很可能把它们踢出星系。 此类事件发生的概率大约是每10^18年一次。

巧合因素,天体能够发生合并,比如: 中子星相撞会变成黑洞,并产生一次伽玛暴。 重白矮星(碳-氧)相撞会引发Ia型超新星爆发。 轻白矮星(氦)相撞会引发氦聚变,产生一颗红巨星。 褐矮星相撞既有可能产生一颗更大质量的褐矮星,也有可能产生一颗M级红矮星。 但这样的合并事件发生的概率大概是10^21年一次。而且只有两个天体靠得非常近(大约比水星和太阳间的距离还要近),这种事情才有可能发生。

但是虽然概率很低,只要条件合适,我们还是可以在极其遥远的未来,在太空中看到到新星。它们产生的原因,有可能是两颗氦白矮星的相撞,也有可能是两颗褐矮星的合并。 但在那时,这将是一种极为罕见的现象。或许那时候还有行星,或许那时候还有孕育着生命的有机质。它们在漆黑而寒冷的宇宙中等待光明的到来。但是这颗能够给我们带来希望和机遇的恒星,这颗能够让我们回忆起宇宙往事的恒星,可能是茫茫太空中唯一的一颗恒星。

(下载iPhone或Android应用“经理人分享”,一个只为职业精英人群提供优质知识服务的分享平台。不做单纯的资讯推送,致力于成为你的私人智库。)