宇宙耗尽氢以后，还会有新恒星出现吗？褐矮星或将逆袭成功

光能战胜黑暗，但黑暗不能战胜光。》——唐纳德·L·希克斯

白天，大地万物都在阳光的滋润下；夜晚，天空并不漆黑，而是满天繁星。在宇宙中，无论我们向哪个方向看，终究会看到一丝光。但宇宙中的恒星最终会消亡，只剩下不发出任何可见光的黑矮星（宇宙目前不存在）。虽然黑暗最终会占上风，但至少需要数万亿

但是问题又来了：我们知道宇宙中有“失败的恒星”褐矮星，它们也有双星系统，例如：卢曼16，距离我们大约6光年从我们这里，是一个双棕矮星系统。矮星的轨道衰变并合，会不会形成一颗红矮星？如果是这样，未来宇宙还会有恒星。

我们看到的恒星会越来越少以及未来的星系

今天，我们用现有最好的仪器观测宇宙，很容易得出宇宙中的“物质”似乎是无穷无尽的结论。因为我们看得越久，看得越远，就会看到越来越多的星系！

无论我们从哪个方向看天空：

在银河系的中心，

在星云或星团的中心，

在我们银河系之外，

甚至在一块看起来完全空无一物的空白区域，我们都会发现大量的发光物体。当然，这些发光体要么是单颗恒星，要么是恒星的集合体，要么是星系或星系团。

不过，虽然我们银河系大约有4000亿颗恒星，可观测宇宙中至少有2000亿个星系（这是一个下限），但未来我们看到的星光会越来越少，而不是越来越多。

为什么会这样？有两个原因，一个影响最远的光源，一个影响最近的光源。

宇宙以暗能量为主。

我们通过了三个独立的，不连贯的测量（宇宙微波背景线，遥远的Ia型超新星和重子声学振荡）证实物质不是我们宇宙中的主要能量形式。相反，构成我们的普通物质和大约是我们五倍大的暗物质，只占目前总能量的三分之一，另外三分之二是一种新的能量形式，暗能量固有

大约60亿年前，当暗能量主导宇宙的膨胀时，距离我们很远的星系开始比以前更快地远离我们。随着时间的推移，这些星系离我们越来越远，它们今天发出的光在未来的任何时候都无法到达我们这里。这是因为在暗能量空间的影响下，空间呈指数级快速扩张。

就目前而言，在大约1000亿至1500亿年后，我们所在的星系群（仙女座星系、银河系、三角座星系、麦哲伦星系以及大约40至50个其他矮星系）将合并成一个巨大的椭圆星系银河在很长一段时间内。由于暗能量，所有其他外星星系都会加速远离我们，以至于我们再也看不到任何外星星系。但是在我们的新家Milkdromeda中，我们仍然拥有大量的星星。

但这些星星只会存在有限的时间，因为...

宇宙正在慢慢耗尽星星的燃料。

现在宇宙中恒星形成的速度比以往任何时候都低：只有数十亿年前峰值的3%。当银河系和仙女座星系合并时，会发生恒星形成的爆发（称为星暴星系），但在那之后，恒星形成的速度会急剧下降。

大多数大质量恒星会变成超新星，而质量较小的类太阳恒星会在行星状星云中炸掉外层，而它们的核心会收缩形成白矮星。随着时间的推移，这些超新星和行星状星云释放出大量未燃烧的燃料（氢和氦），因此新恒星将能够继续形成数万亿年。然而，恒星形成的速度应该会继续下降，因此从现在起数万亿年后，即使是一颗恒星从气体云中形成也将是极其罕见的事件。

宇宙中还存在大量“失败的恒星”

有一点我们需要考虑：质量最小的恒星寿命最长。真正的恒星和“失败的恒星”（或褐矮星）的分界线是它的核心是否能将氢聚变成氦，这需要至少400万摄氏度的核心温度。它的质量需要大约是太阳质量的7.5-8%，这代表了褐矮星和红矮星的分界线。质量最低的红矮星需要大约20万亿年才能消耗掉它们自己的燃料，这个寿命比任何其他恒星都要长，甚至与宇宙目前的年龄相比也是如此。

此外，红矮星的命运最简单：红矮星不会死于灾难性超新星或在行星状星云中炸毁外层，而是可以将其100%的氢转化为氦，最终收缩形成氦白矮星。

宇宙中类型最多的恒星是M型星，即红矮星，大约每4颗星中就有3颗属于这一类。考虑到这一点，并补充说所有类太阳恒星都会变成红巨星，脱落外层，变成碳氧白矮星，我们可能预计，在大约100万亿(10^14)年内，将会有只有剩下的白矮星散落在整个太空中。

这些白矮星将保持“白色”大约1-10千万亿（10^15或10^16）年，直到它们冷却到足以（通过开尔文-亥姆霍兹机制）不再发出任何带光，转动变成黑矮星。在这一点上，我们可能会认为这可能是我们最后一次在宇宙中看到任何光。剩下的就是黑暗。

但是近年来，通过WISE的红外巡天，我们发现，除了我们所知道的所有恒星类型之外，在气态巨行星和最小的恒星之间，还有大量的“失败恒星”大量的。如果我们观察离地球最近的恒星系统，我们会发现一个褐矮星双星系统！就像两颗红色的低质量恒星可以合并成一颗蓝色的、质量更高的恒星一样，两颗低于燃烧氢质量阈值的褐矮星也可以合并成一颗真正的恒星！

两个棕矮星组成了Luhman16

所以最大的问题是，它们什么时候会合并，还有什么其他因素可能会改变它们的命运呢？

由于引力辐射驱动的轨道衰变，Luhman16的棕矮星将需要大约10^60到10^150年的时间相互螺旋并合。据估计，这两个天体的质量约为太阳质量的4%，因此当它们合并时将形成一颗真正的恒星。

但是还有另外两件事可以改变这个特定系统的命运。

星逃逸

如果这两颗星完全孤立，它们最终会盘旋向彼此并合。但是恒星大部分时间都生活在一个由一万亿（或更多）颗恒星和恒星尸体组成的星系中。有时一颗恒星会非常频繁地经过这些褐矮星中的一个（或两个），每次经过都有机会与其中一个褐矮星更紧密地结合，并将另一个褐矮星踢出系统！让星星逃跑，这就是逃跑的星星。

当然，这种情况很少发生，但如果有足够的时间，即使是不可能的事情也有可能发生。此类事件发生的平均时间约为10^18年。

天体可以碰撞出壮观的结果！

根据碰撞的情况，可能会发生几种情况：如果两颗中子星碰撞，它们会产生黑洞和伽马射线暴。当两颗重（碳氧）白矮星碰撞时，会发生Ia型超新星。如果两颗轻（氦）白矮星相撞，它们将点燃氦聚变，形成一颗红巨星。如果两颗褐矮星相撞，它们要么产生质量更大的褐矮星，要么产生一颗新的M级红矮星。此类事件的平均事件规模为10^21年。

所以，除非两颗棕矮星的轨道非常接近（按比例计算，小于水星到太阳的轨道）以防止对方逃逸，否则即使在遥远的未来，两颗棕矮星也不会发生合并。

但是只要褐矮星不被驱逐，就有可能与其他天体相撞。考虑到宇宙中会发生氦白矮星碰撞并合，以及大量褐矮星碰撞并合，时间尺度为10^21年，可以合理假设即使在最后一颗恒星燃烧殆尽之后，我们会在遥远的未来偶尔看到罕见的新星。