一个恒星的演化对于一个恒星系的演化起到了决定性的作用,在宇宙中,绝大多数的恒星系其实都是双星系统,或者三星系统。

类似于太阳系这样的单星系统其实并不多见,这也使得太阳的演化在整个太阳系中扮演着十分重要的地位。一般来说,恒星的宿命无外乎就是白矮星,中子以及黑洞,当然,也有把自己炸得渣都不剩的。那太阳属于上述的哪种情况呢?会不会最终演化成一颗黑洞呢?

今天,我们就来聊一聊这个话题。
太阳的演化
关于太阳的演化,我们需要从宇宙的起源说起。根据目前主流理论:宇宙起源于一次大爆炸。

大爆炸之后,宇宙开始剧烈的膨胀,同时温度急剧下降,逐渐的形成了原子核的结构。到了宇宙大爆炸之后的38万年,形成的原子结构。

早期形成的原子大多都是氢原子和氦原子,当然也有少数的其他原子,但是并不稳定,还会继续裂变为氦原子的状态,从元素周期表中,我们也可以发现,氢元素和氦元素其实是排名前两位的元素。

因此,构成恒星的主要物质其实就是氢元素和氦元素,而且这两者占比几乎达到了99%左右。而恒星一般都是恒星系中的绝对主宰,太阳就是如此,太阳的质量占据了整个太阳系质量的99.86%以上,其他的天体加起来才不到0.14%。

因此,太阳的引力十分巨大。太阳在自身引力的作用下,内核的温度会急剧升高,可以达到了1500万度,压强可以达到200多万个大气压。

这个时候,太阳不再是普通的物质状态,而是处于等离子态。

这种状态下,电子会获得足够多的能量,然后摆脱原子核的束缚,于是,就会呈现出一锅粒子粥的状态,这当中电子、原子核到处跑。
因此,原子核和原子核之间就有可能结合到一起。但是,我们都知道原子核内是有质子和中子,质子是带正电的,中子不带电。因此,原子核是带正电,根据同性相斥,异性相吸的道理,原子核之间是存在静电斥力的。如果两个原子核要结合发生核聚变反应,实际上需要克服静电斥力。

但是太阳的温度不足以跨过这个门槛,但由于微观世界中存在着一种叫做隧穿效应的量子现象,就可以让原本需要能量才能促发的反应也得以发生。

不过隧穿效应发生的概率极其低,大概是一对原子核在10亿年发生一次,但由于太阳的粒子数足够多,因此还是得以进行的。不过太阳的核聚变反应并不会像氢弹那样一下全炸了,而是缓慢地进行着。具体来说,就是先促发的是氢原子核的反应,氢原子核内就一个质子。所以,我们也可以理解成,是质子在发生反应,四个质子产生一个氦-4原子核。

太阳燃烧氢原子核大概要持续100亿年,如今已经过去了46亿年,这就意味着还有50多亿的时间。当氢原子核逐渐烧完后,太阳内核主要就是一些氦原子核的。但是氦原子核要反应的条件比氢原子核更加苛刻。因此,太阳内核会持续收缩,温度会急剧升高,而外层会膨胀开来。此时的太阳就会成为一颗红巨星,半径膨胀到原来200多倍。

太阳内核在急剧的收缩下,最终促发氦原子核的反应,氦原子核核聚变会产生碳原子核和氧原子核。当氦原子核烧完后,引力不足以促发碳原子核和氧原子核的核聚变。于是,太阳内核的核反应就会停止,此时的太阳已经成为了一颗白矮星,然后就等着慢慢凉透,最终变成一颗黑矮星。因此,太阳并不会成为一个黑洞。

黑洞到底是咋来的?
太阳成为不了一个黑洞的主要原因是引力不够,而引力不够其实是质量不够。科学家发现,只要引力足够大,就可以再继续促发碳原子核和氧原子核的核聚变反应。而且只要质量足够大,就可以持续促发核聚变反应,一直到恒星内产生铁原子核。

但由于有些恒星的质量足够大,大到了太阳质量8倍以上,因此,这类恒星可以促发超新星爆炸。

具体来说就是恒星外层发生剧烈的爆炸,而内核继续收缩,最终形成一颗中子星或者黑洞。至于是中子星还是黑洞,取决于演化过程中,内核的质量是不是大于3倍太阳质量,如果超过了3倍太阳质量,就会形成黑洞。

而太阳因为质量太小,因此并不会形成一个黑洞。
1915年德国理论物理学家爱因斯坦发表了广义相对论,身处一战前线的德国天文学家卡尔.史瓦西计算出了引力场方程的第一个精确解

“史瓦西解”表明如果大量物质堆积于时空一点,那么这团物质的逃逸速度就会超过光速,所以来自外界以每秒三十万公里的光途径这团物质时,严重扭曲的时空会把光困在里面打转转,所以这团物质所在的一小部分的时空从此就会在可见光波段消失。
以上这片“奇异时空”后来被命名为“黑洞”,但直到1964年天文学家才发现了第一颗黑洞“天鹅座-X1”,再后来恒星演化模型的逐渐明朗为黑洞的诞生“指出了一条路”
宇宙中的黑洞按照质量大小可以分为
恒星级黑洞:3~100个太阳质量之间
中等质量黑洞:100~10万个太阳质量
超大质量黑洞:几十万倍太阳质量,甚至上百万倍太阳质量
恒星级黑洞的诞生条件是恒星晚年核心质量超过了2.44倍太阳质量,因为只有超过该上限,核心区域的物质才会被引力完全碾碎从而变成一个不可见的“黑洞”。
恒星按照质量可以分为红矮星、橙矮星、黄矮星、蓝矮星,我们的太阳属于黄矮星
黄矮星的寿命在100亿年左右,由晚年黄矮星演化而来的红巨星在数百万到数千万年后会因为核聚变元素的耗尽而开始坍塌,核心区域会在这次坍塌中被严重压缩,最终结果就是变成一颗原子核与原子核紧密排列的“白矮星”
所以说50亿年后我们的太阳并不会坍塌成黑洞,它只配坍塌成一颗白矮星。