太阳寿命有100亿年，比邻星能燃烧12000亿年，科学家是如何知道的

人类是地球上最有智慧的生命，从诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘，在人类文明早期，太阳被赋予了神圣的意义，古埃及人视太阳为“拉神”，认为它是创造和生命的主宰，中国古代有夸父追日的传说，后来到了16世纪，哥白尼提出了日心说，颠覆了地心说的传统认知，首次将太阳置于太阳系的中心，为后续的研究奠定了基础，在17世纪的时候，伽利略通过望远镜观测到太阳黑子，证明了太阳并不是非常完美的，不过太阳的体积和质量是太阳系中最大的，它的质量占到了太阳系总质量的百分之99.86，从占比上我们就能够看出太阳非常庞大，根据科学家的研究得出，太阳可能诞生于50亿年前。

太阳的形成开始于一个巨大的分子云，一片由氢、氦以及少量尘埃组成的星际物质云，这片云体积庞大，直径能够达到数光年，但是密度很低，如同一团稀薄且冰冷的宇宙雾气，然而，当外部力量触发时，分子云的命运便悄然改变，触发因素可能是一场超新星爆发的冲击波，或者是附近星系的引力扰动，这些力量打破了分子云的稳定状态，使其在引力作用下开始坍缩，坍缩的过程中，分子云内部的物质慢慢聚集，密度和温度不断升高，引力将分子云压缩成一个致密的核心，被称为是原始太阳云，当原始太阳云核心的温度达到约1500万摄氏度、压力足以克服氢原子核间的斥力时，核聚变反应被点燃。氢原子核在高温高压下克服电磁力，融合成氦原子核，释放巨大的能量。这一过程被称为“热核聚变”，是太阳持续发光发热的根本原因。

由于太阳的质量非常大，所以它的引力也是非常大的，牵引着八大行星、矮行星、卫星以及无数小行星绕其旋转，正是因为这种引力，所以才让太阳系成为了一个有序的家族，太阳从诞生以后就开始不断的燃烧，到现在它已经燃烧了50亿年的时间，它的寿命还剩下50亿年左右，看到这里，相信很多人都会产生一个疑问，为什么太阳能够燃烧这么长时间？通过科学家的研究我们能够知道，太阳的燃烧和我们平时所认为的普通燃烧是不一样的，它是核聚变的反应，核聚变指的是氢原子核在高温高压下克服电磁斥力，融合成更重的原子核，并释放出巨大的能量，太阳核心的温度大约是1500万摄氏度，压力相当于3000亿个大气压，这种极端环境为核聚变提供了必要的条件。

太阳的 主要燃料是氢、其核心区域聚集了大量的氢元素，核聚变的主要反应链是“质子-质子链反应”，两个质子通过量子隧穿效应克服库伦斥力，结合形成氘核（一个质子和一个中子），随后氘核与其他质子或氘核进一步反应，最终生成氦-4。每生成一个氦-4原子核，会释放约0.7%的质量亏损，这些质量转化为能量，遵循爱因斯坦的质能方程E=mc²。正是这些微小但持续的质量转化，为太阳提供了源源不断的能量。太阳之所以没有像氢弹一样瞬间爆炸，关键在于其内部存在精妙的平衡机制，太阳的巨大质量产生了极强的引力，将物质向内压缩，维持核心的高温高压，然而，核聚变释放的能量形成向外辐射压，和引力形成对抗。

当引力压缩过强时，核反应速率加快，辐射压增强，抑制压缩；反之，辐射压减弱时，引力再度压缩核心，核反应加速。这种动态平衡使太阳的能量输出稳定，避免了剧烈波动。不过太阳内部的燃料也并不是无限的，当太阳核心的氢燃料耗尽以后，核聚变就会停止，这个过程可能在50亿年以后，到时候引力和辐射压的平衡被打破，太阳将经历剧烈的演化，核心收缩升温，外层膨胀成红巨星，体积可能吞噬水星、金星、地球的轨道，太阳之所以能够燃烧数十亿年，是核聚变、引力平衡、庞大燃料储备和缓慢消耗速率共同作用的结果。这一过程不仅仅为生命提供了能量，也构成了宇宙中恒星演化的典型范例。

不过太阳的寿命并不是恒星当中寿命比较长的，根据科学家的研究发现，距离我们最近的一颗恒星比邻星，它的寿命要比太阳长，比邻星的发现始于20世纪初的天文观测。1915年，苏格兰天文学家罗伯特·因尼斯在南非约翰内斯堡联合天文台担任主管期间，对半人马座区域进行了系统性观测。当时，天文学家们已知南门二（半人马座α）是一个双星系统，由两颗恒星A星和B星组成。然而，因尼斯在比对不同年份的观测数据时，发现一个异常现象：在南门二西南约2度的方向上，存在一颗极其暗淡的恒星，其位置在几年间发生了微小变化。这一发现引起了因尼斯的极大兴趣，他利用视差方法，通过地球绕太阳公转时不同位置的观察，测量这颗恒星的位置偏移。

比邻星的发现不仅仅填补了天文观测的空白，更是揭示了半人马座a三合星系统的全貌，不过比邻星的寿命要比我们太阳的寿命长，这其实和红矮星有关系，红矮星是宇宙中最常见的恒星，大约占到恒星总数的百分之70，它们的质量小，温度低，亮度弱，但是寿命却远远超过其它恒星，比邻星的质量仅仅是太阳的百分之12.5，表面的温度大约是2800摄氏度，其寿命预计能够达到4万亿年以上，是太阳寿命的数百倍，想要解开比邻星寿命的奥秘，就需要知道红矮星独特的能量产生机制，红矮星的磁场活动虽然活跃（表现为频繁的耀斑爆发），但其整体结构相对稳定。耀斑虽剧烈，但能量占比小，不足以破坏恒星的整体平衡。

此外，红矮星的质量损失率极低，不会像大质量恒星那样通过恒星风大量抛射物质，进一步保障了其寿命的稳定性。现在我们都已经知道，恒星的能量来自核心的氢核聚变，而核聚变的强度和恒星的质量有关系，一般来说，普通恒星质量较大，核心引力更强，温度和压力更高，氢燃料消耗的更快，太阳的氢储备预计能够支撑大约100亿年的寿命，但是红矮星的质量要比太阳小很多，所以它们的核心引力比较弱，温度和压力低，氢核聚变的速率非常慢，红矮星内部的能量传递主要靠“对流”（类似水沸腾时的热量循环），这使得其核心的氢燃料能被更充分地利用，几乎不会有未参与聚变的氢残留。而像太阳这样的恒星，核心的氢消耗后，外层的氢难以通过对流补充，燃料利用率更低。

相对于更加的恒星，它们的寿命就会更短，比如说盾牌座UY，1860年，德国天文学家在波恩天文台发现了一颗庞大的恒星。它的直径约为23.7亿公里，相当于太阳直径的1,700倍！如果将它放置在太阳系中心，它将超出轨道外的行星，甚至延伸至火星轨道。将其半径代入球体体积的计算公式，我们可以大致估算出盾牌座UY 的体积是太阳的近50亿倍！这在当时是宇宙中已知的最大恒星。盾牌座UY 位于银河系内，距离地球约为9,500光年。这使得它成为我们观测和研究的相对较近的恒星之一。盾牌座UY 属于红超巨星的一种，这意味着它已经接近恒星生命周期的末期。红超巨星是质量较大的恒星演化的阶段，其特征包括巨大的体积和高亮度。

其亮度约为太阳的340,000倍，这使得它成为银河系中最亮的恒星之一，然而由于它位于天鹅座大裂缝的隐匿带内部，其光线会被尘埃阻挡，因此我们肉眼是无法发现的。它的生命周期大约只有1000万年左右，这是因为盾牌座UY的核心温度远远超过太阳，核聚变速率是太阳的数万甚至数十万倍，它的氢燃料储备虽然很多，但是消耗的速度也是非常快的，因为氢燃烧阶段，很快就会结束了，科学家经过研究发现，当核心的氢耗尽后，恒星会进入更重元素的聚变阶段（氦聚变为碳，碳聚变为氧，直到铁元素生成）。质量越大的恒星，越能支撑更重元素的聚变，且每个阶段的持续时间越来越短。 盾牌座 UY在氢耗尽后，氦聚变仅持续约几十万年，碳聚变可能只有几千年，氧聚变甚至只有几个月。

当核心生成铁元素时，由于铁聚变需要吸收能量而非释放能量，核心会因失去支撑而瞬间坍缩，触发超新星爆发，恒星的生命至此终结。像盾牌座UY这样的恒星，死亡以后可能会变成一颗黑洞，一般来说，小质量的恒星死亡以后会变成一颗白矮星，中等质量的恒星死亡以后会变成一颗中子星，超大质量的黑洞死亡以后会变成黑洞，我们的太阳是一颗小质量的恒星，所以它死亡以后可能会变成一颗白矮星，虽然恒星的体积大小会导致它的寿命不同，那么人类是通过什么方法计算出来的？这其实还要感谢爱因斯坦，E=mc^2，这个公式告诉我们质量和能量是可以相互转化的，科学家通过质量、能量、消耗的速率以及恒星演化规律的综合分析，就能够计算出恒星的寿命。

就目前来说，这个方式能够适用于大部分的天体，不过即便如此，想要解开宇宙中更多的奥秘，目前人类的科技还不够，在宇宙中隐藏着很多我们不知道的奥秘，比如说黑洞的奥秘，暗物质的奥秘，暗能量的奥秘等等，人类作为地球上最有智慧的生命，人类的科技在不断的进步和发展。