嚇死了，虛驚一場_風聞

大年初一，《流浪地球2》強勢歸來。太陽因為“氦閃”面臨毀滅危機，人類不得不建造行星發動機，帶着地球逃離太陽引力，尋找新的家園。

看完電影后，或許有人擔心太陽突然“氦閃”。事實上，“氦閃”是恆星步入“更年期”的一種現象，而我們的太陽還處於壯年，至少50億年內不會“氦閃”，大家不必過於擔心，該吃吃該喝喝。

這場流浪之旅，將持續兩千五百年……

（圖：《流浪地球》劇照）▼

太陽為什麼會“氦閃”？它真的會毀滅地球嗎？答案藴藏在太陽的演化歷史中。

當我們回顧恆星波瀾壯闊的生命史，就會發現：恆星的一生，自始至終都是一部不斷試圖掙脱萬有引力掌控的抗爭史。

流散遍佈在銀河系中的數十萬顆恆星

感受一下，這無可名狀的混沌（圖：NASA）▼

緣起：一顆恆星的誕生

138億年前，我們生活的時間和空間創生於一次“宇宙大爆炸”。在“大爆炸”之後約3分鐘內，從真空量子漲落中產生的基本粒子結合成質子、中子，並進一步合成了約75%的氫、25%的氦和極少量的鋰、鈹。

早期的宇宙，就是這樣一片由大量氫和少量氦組成的黑暗的混沌之海，直到第一代恆星從中孕育出來，發出第一縷光。其中，萬有引力是誘發這個過程最重要的肇因。

宇宙的進程（圖：NASA）▼

宇宙的混沌之海並非絕對均勻和死寂，在引力的作用下，微小的擾動被慢慢放大，稀疏的地方越來越稀疏，密集的地方越來越密集，逐漸形成了一塊塊原始的“物質雲”。

根據金斯引力不穩定性理論，滿足某些條件的雲團將繼續向中心聚集，進而快速塌縮，形成“原恆星”。

船底座星雲恆星形成區NGC 3324

恆星在充滿氣體和塵埃的“宇宙之海”中誕生

（橫屏，圖：NASA’s JWST）▼

引力導致的塌縮不會一直繼續下去。受引力壓縮到一定程度的雲團愈來愈試圖靠自身的壓力與之抗衡，卻仍然不得不緩慢收縮。但此時，原恆星內部已變得不透明，在星核中，更強大的能源正在默默孕育。

星雲L1527中的原恆星(居中粉紅色)

以及周圍形成的塵埃結構（圖：Wiki）▼

再來感受下鷹星雲M16，太壯麗了（圖：Wiki）▼

原恆星緩慢收縮過程釋放的引力勢能，使其中心温度不斷升高，10萬度、100萬度……直到某一刻，在質量足夠大的雲團中心，温度達到約800萬度，氫原子核克服質子之間的庫侖斥力結合到一起，由氫聚變為氦的熱核反應開始了！

氫核聚變點燃標誌着一顆恆星正式形成。從這一刻起，星體將依靠自身的熱核反應向外發光發熱。

一顆恆星（想象圖，圖：shutterstock）▼

更重要的是，熱核聚變使恆星第一次擁有了持續抗衡萬有引力的能量，並與之形成一種穩定的“負反饋”機制：若核聚變太強，會使恆星克服引力膨脹，從而降低温度，核反應減弱；反之，若引力戰勝了核聚變，使恆星壓縮，又會導致温度上升，提高核反應效率。

直到恆星中心的氫燃燒完之前，這一平衡將一直保持，使恆星具有穩定的光度。

比如太陽，它為地球帶來了光明與能量

這是生命起源必不可少的因素

（橫屏，圖：shutterstock）▼

氦閃：轟轟烈烈，默默無聞

根據恆星質量（能源儲備）與光度（發光功率）的關係，越大的恆星將越快地燒完內部的氫元素。

在那之前，氦能否接過這一重任成了維持恆星生命的希望。但相比於氫，讓包含兩個質子的氦核克服斥力發生聚變更為困難，氦的燃燒需要等待更高的温度和密度。

一顆接近“生命盡頭”的恆星（圖：NASA）▼

隨着氫燃燒生成的氦不斷積累，形成了一箇中心氦核和外層氫繼續燃燒的殼層。同原恆星一樣，氦核將逐漸無法抵抗自身的引力而向內坍縮。

這一過程釋放的引力能，一部分轉化為熱輻射能，注入到恆星外層，像“吹氣球”一樣，使恆星劇烈膨脹，而温度降低，顏色變紅，這就是紅巨星。

紅巨星，是恆星的演化的後期階段

（示意圖，圖：Wiki）▼

對於太陽來説，這個過程將在約50億年後到來。到那時，膨脹的太陽半徑將直逼地球軌道。如果人類文明仍然存在，類似“流浪地球”的計劃將不得不成為現實。

太陽的急速膨脹老化，是這個故事的由頭

（圖：《流浪地球》劇照）▼

如果恆星中心的氦能夠積累到約0.45倍太陽質量的臨界值，其核心温度達到約1億度，氦進一步聚變為重核的反應終於啓動。

但這時，恆星內部的密度也達到了前所未有的大小，來自量子世界的神秘力量即將介入這場與引力拉鋸的遊戲中，為這一發生在恆星內部的角力增加新的不確定性。

這張影像裏，成千上萬顆恆星在宇宙中閃爍

（圖：NASA）▼

在量子力學中，微觀粒子根據自旋數被分為兩類：自旋為整數的玻色子（如光子）和自旋為半整數的費米子（如電子、中子）。

而費米子存在著名的泡利不相容原理，即在同一個微觀量子態下，不可能容納兩個相同的費米子。

於是，在密度足夠高而温度相對低的環境中，低能量的量子態被很快擠滿，其他粒子迫於這一規則不得不相互排斥，居於更高能量的狀態，這一效應導致的壓力稱作“簡併壓”。

該原理是微觀粒子運動的基本規律之一

（圖：Wikimedia）▼

50億年後，當我們的太陽演化至氦被點燃的階段，中心的電子已然處於簡併狀態。此時，氦核的電子簡併壓取代一般的熱壓力，成為抵抗萬有引力的“主力”。但量子簡併壓的獨特之處在於，它的大小與温度無關。

在這種情況下，前面提到的熱核聚變與引力的微妙平衡不復存在——當氦核聚變點燃，核心温度升高，發生絕熱膨脹，但簡併壓力並不隨之減小。於是，負反饋變成了正反饋，氦核聚變在更高的温度下加速進行……

於是，被稱為“氦閃”的爆炸式能量釋放瞬間開啓。

一顆名為“櫻井之星”的白矮星經歷氦閃

（下方紅色區域，圖：Wiki）▼

所幸的是，當温度繼續升高，電子將脱離簡併狀態，普通的熱壓力隨即重新成為主導，温度、壓強、熱核反應與引力之間的平衡很快再次恢復。因此，“氦閃”往往只會持續幾分鐘甚至幾秒鐘，便宣告結束。

想象中的太陽氦閃（圖：novaspace.com）▼

並且，由於“氦閃”發生在恆星的核心處，恆星內部的不透明性決定了這一劇烈的物理過程不會波及到恆星外圍。這隻能算作一場藉助量子的奇特力量在恆星內部發起但又很快平息的“起義”。身處外界的我們，實際上難以直接觀測到，也難以知曉恆星內部發生“氦閃”的信息。

與《流浪地球》中所描述的不同，我們無需擔心太陽“氦閃”對人類造成災難性的影響，真正的問題卻是：我們必須在太陽成為紅巨星之前就帶着地球逃離現在的軌道。

目前太陽正值壯年，處於主序星階段

這個階段大約會持續100億年

（圖：Wikimedia）▼

終極閃耀：

困住我的，都將使我更強大

計算表明，對於質量達到太陽的2.3倍以上的恆星，其中心在氦核聚變點燃時，就已經不處於簡併狀態，氦核將跳過“氦閃”直接開始平穩地燃燒。氦燃燒的產物是碳和氧。

此時，恆星由外向內同時存在氫和氦兩個各自燃燒的殼層，而最中心處逐漸形成由碳和氧組成的星核。碳氧核再次收縮與“雙殼層燃燒”產生的能量，使恆星表面掙脱引力束縛再次膨脹，成為紅超巨星。

比如參宿四(獵户座α)，就是一顆紅超巨星

（圖：Wikimedia）▼

這時的恆星外層已然激盪不安，物質對流劇烈，甚至被強大的星風直接吹到太空中，形成行星狀星雲。

韋伯望遠鏡2022年拍攝的南環星雲

猶如一塊嵌在黑色絲絨上的藍寶石

（圖：NASA’s JWST）▼

而中心碳氧星核的命運，即將迎來最後的審判。如果恆星的質量不夠大，碳氧核的進一步聚變無法發生。它將留在原地，成為一顆碳氧白矮星。

天狼星A和B，天狼星B是一顆白矮星

（左下方小光點，圖：NASA）▼

如果碳氧核再大一些，或者碰巧從附近存在的某顆伴星吸積到更多的質量，達到錢德拉塞卡極限（約1.4倍太陽質量），核反應將再次觸發。

但此時，電子簡併壓再次出現。簡併狀態的碳氧核爆炸比“氦閃”更為劇烈，頃刻間玉石俱焚。碳和氧在高温高壓下被熔鍊為更重的元素，又立即隨着爆炸被拋撒至太空中。星核以粉身碎骨的代價，徹底擺脱引力的桎梏，釋放出最後的光和熱。這就是Ia型超新星。

星系NGC 4526的一顆Ia型超新星

（圖中左下方光點，圖：NASA）▼

G299 Ia型超新星殘骸（圖：NASA）▼

如果恆星的質量是太陽的8倍以上，碳氧核脱離電子簡併，此時中心温度已達10億度，碳與氧穩步燃燒，依次合成更重的元素，直到鐵。

因為鐵的比結合能最高，正常的核聚變到此停止。如果我們此時從恆星表面出發向內漫遊，我們能依次看到像洋葱一樣的由氫、氦、碳、氖、氧、鎂、硅等元素組成的殼層，最終，到達一個高密度的鐵核。

在核心塌陷之前，大質量恆星的核心結構

（僅示意，未依照比例，圖：Wiki）▼

由於核聚變止步，最後一次引力塌縮無可避免。鐵核的塌縮將引爆整個恆星內核，並鍛造出比鐵更重的元素。這個過程中，還有大量的中微子被釋放出來。這類大質量恆星的爆發也稱為核坍縮型超新星。

SN 1987A超新星爆發（圖：NASA）▼

最後，受到極致壓縮的星核成為一顆密度極高的中子星甚至黑洞。黑洞的引力將無情地吞噬一切，包括光。而中子星再次尋求量子簡併壓的庇護，但也僅限於自保。

至此，一切可引以為援的能量都已耗盡，再也沒有什麼力量可以反抗萬有引力。所以這一次，是“無期徒刑”。

PSR B0531+21是一顆相當年輕的中子星

它位於蟹狀星雲之中（圖：NASA）▼

順便看一下蟹狀星雲（圖：NASA）▼

恆星誕生於引力的擾動，終其一生都受制於引力的束縛，又借引力起舞，閃耀出宇宙中最絢麗的焰火。它發出的每一縷光，都是與引力抗衡的證明。

但是，真的沒有新的希望了嗎？

如果中子星保留了磁場和角動量，它將成為一顆脈衝星。脈衝星被喻為“宇宙的燈塔”，它以固定的頻率不知疲倦地旋轉着，併發出射電脈衝。它就像一座永恆的紀念碑，在脈衝掃過的方向，向宇宙昭示這裏曾經存在過的故事。

脈衝星是一種會“眨眼睛”的星星

來自船帆座脈衝星的脈衝循環（圖：Wiki）▼

500米口徑球面射電望遠鏡是搜尋脈衝星的利器

（“中國天眼”，圖：圖蟲創意）▼

如今，經過上一代恆星的鍛造，宇宙已經準備好了組成我們的身體所必需的一切化學元素。當超新星的餘波平息之後，宇宙間的星雲將再次被萬有引力慢慢召集，氫核與氦核的潛力又一次被喚醒，向宇宙釋放出耀眼的光輝。

而在新形成的恆星周圍，包含着豐富化學元素的塵埃、氣體、遊離的電子、橫行的光子、磁場、宇宙線……將在電磁及引力的複雜作用下凝結為一顆顆行星。

在天鵝座Sh2-106恆星形成區中

這種史詩般的交匯或許正在上演

（橫屏，圖：NASA）▼

蜘蛛星雲，細膩、未知、詭異（圖：NASA）▼

或許在其中某顆合適行星上，物質會有機地組合在一起，開始自我複製和繁殖。再經過億萬年（這時間在本文中只不過是一瞬間），演化出智慧和文明，並用他們的語言，將他們的行星命名為“地球”，將他們的恆星命名為“太陽”。

而他們所處的太陽系，只是銀河系中極小的存在▼

如同生命週而復始，本文所講述的這一壯麗而宏大的故事，既是我們將要發生的未來，也是我們已經發生的過去。