启动“流浪地球”计划的原因，恒星的最终结局是什么

在电影“流浪地球”中，太阳不断膨胀，最终将会大到吞噬地球公转的轨道，人类迫不得已，只能开启流浪地球计划，推动地球远离太阳，寻找新的宜居地。

你可能会好奇，现实中太阳是否真的如电影情节会发生膨胀？距离太阳膨胀还有多少时间？太阳为什么会发生膨胀？想要知道这些，我们首先需要了解恒星的一生。

恒星的一生需要经历漫长的演化，分为星胚、主序星、红巨星和致密星四个阶段。

在恒星的诞生中，我们已经了解了星胚和主序星阶段的恒星，接下来我们将一起认识老年时期的恒星，红巨星和致密星。

在主序星阶段经过漫长的热核反应后，恒星中的氢元素已经全部聚变成氦元素，这时不再有核聚变产生的能量来支撑自重，很快恒星内核在自身重力下开始坍缩，随着核心收缩质量变大，温度和压力也逐渐变大。

当上升到1亿度时，氦开始聚变成碳，向外释放更多能量，使膨胀压大于自身重力，恒星开始膨胀变大，进入红巨星阶段。

这时，恒星的体积会增大数千倍。“流浪地球”中的太阳正是处于这个阶段。

而在现实中，我们不必担心，虽然太阳已经燃烧了50亿年，但目前所剩的氢含量仍然充足，预计还能再持续反应50亿年，所以太阳演变成红巨星的时期距离我们十分遥远。

前段时间关注度很高的参宿四目前就处于红巨星阶段。

当恒星膨胀变大，进入红巨星阶段时，其内核的核聚变依然在逐层级进行。对于太阳这种质量的恒星，聚变到碳就会停止，因为无法提供足够的能量。而对于大质量恒星，反应还在持续，当温度上升到10亿度时，碳也开始聚变，依次生成氧、氖、钠、镁...直到铁。

此时，红巨星的内核变成了一层一层的元素壳，它也几乎燃烧完了所有燃料，膨胀压再也无法与自身重力抗衡，在引力作用下，红巨星开始坍缩，气体壳与中心核相碰，发生反弹和爆发，这种现象被称为超新星爆发。

此时会有两种结果，一是恒星在爆炸后解体，成为一团弥漫的星际物质，这颗恒星就此消失；二是恒星的外壳在爆炸后膨胀形成星云，而中心核则被压成一个密度极高的星核，恒星进入致密星阶段。

根据恒星自身质量不同，最终形成的致密星可以分为以下几种：

1. 白矮星

当恒星内部的能量消耗完后，若其质量小于1.44倍太阳质量，就会变成白矮星。白矮星是一种体积小、亮度暗，但密度和质量极大的天体。

它的密度约为1000万吨/立方米，其表面的重力为地球的亿倍左右，任何物质在如此高的压力下都会被挤压粉碎，包括原子。

原子核外的电子都会脱离轨道，变成自由电子，这些自由电子充斥满原子核的周围，因此极大提高了星球的密度，这种状态被称为简并态。

2. 中子星

当恒星内部的能量消耗完后，若其质量高于1.44倍但小于2倍太阳质量，就会变成中子星。中子星是一种密度更为巨大的天体，其半径只有几千米至几十千米，但质量却往往比太阳还大。

在这种巨大的压力下，电子直接被压入了原子核，变成中子。

中子星具有高温、超强磁场等特征，一颗自转的中子星会周期性地向外发生无线电波，因此被称为脉冲星。

3. 黑洞

当恒星内部的能量消耗完后，若其质量大于2倍太阳质量，就会变成黑洞。黑洞是宇宙中具有最大密度和超高质量的天体，它的引力强到连光线都无法从内部逃脱，以至其对外不可见。在如此巨大的引力下，中子也会被撕碎，变成更基本的粒子。