科学家称万亿年后宇宙更适合生命生存

时间那不可阻挡的脚步,总能激起我们对宇宙遥远未来的思考。但思考的结果通常令人沮丧。50亿年后,太阳会膨胀成一颗红巨星,在缓慢变暗前会吞没内太阳系。但这仅仅是整个未来的一个瞬间的画面——实际上,无穷短。随着天文学家放眼未来,例如幽默作家道格拉斯·亚当斯(Douglas Adams)在《宇宙终点的餐馆》中所写道的“5 760亿年”,他们会看到一个充满了无数正在暗去的天体的宇宙。到那时,空间的加速膨胀会把已经位于我们银河系之外的每一样东西都带到我们的视线之外,留下一个更加空荡的夜空。在1816年的长诗《黑暗》中,拜伦勋爵预见到了这一前景:“明亮的太阳熄灭,而星星则在暗淡的永恒虚空中流离失所。”

但好消息是:黑暗的降临只是故事的一半。恒星形成这个宇宙现象,确实在很久之前就已过了它最光辉的时期,但宇宙并没死去。奇异的新物种将会进入天文学家的动物园。当前罕见的怪异现象(如果有的话)将会司空见惯。宇宙中适宜生命生存的环境,甚至会变得更多。

科学家称万亿年后宇宙更适合生命生存

科学的“末世学”——对极遥远未来的研究——在宇宙学和物理学中具有卓越的历史。这类研究不仅让人着迷,也为检验新理论提供了一个概念上的平台,让一些抽象理论可以变得更为具体——当宇宙学家描述空间形状对宇宙命运的影响时,这个宇宙学上最为抽象的概念也许就更容易理解一些。试图调和关于基本粒子与作用力的不同理论的物理学家预言,只有在数万亿年甚至更久之后,诸如质子衰变和黑洞蒸发的现象才会发生。越来越多天体物理学家也在他们的有关恒星和星系演化的模型中,引入了极为遥远的未来。过去十年里,他们试图再现自大爆炸以来,恒星和星系的形成及其成分变化的方式。随着科学家对过去的认识不断加深,他们可以推测出在遥远的未来,宇宙会发生什么。

恒星的未来

美国加利福尼亚大学圣克鲁斯分校的恒星形成专家格雷格·劳克林(Greg Laughlin)是研究上述问题的先驱。在读研究生时,他就编写了一个计算机程序,来计算极低质量恒星的演化,但忘记了在达到宇宙目前的年龄之后,让程序停止运算。就这样,这个程序不停地运行,得出了对未来数万亿年的预言——尽管这个预言存在很多错误,但足以让他迷上了这个研究课题。

为了了解恒星的未来,我们需要知道它们是如何形成的。恒星诞生在气体和尘埃云中,这些星云的质量从几十万到数百万个太阳质量不等。这些遍布在银河系中的“恒星育婴室”已诞生了约几千亿颗恒星,最终还会形成数百亿颗。然而,这些业已“出生”的恒星透支了未来:新一代恒星的原始物质正在被耗尽。就算大质量恒星以超新星爆发死亡的形式,向星际空间返还一些物质;就算星系还可以从星系际空间吸积新鲜气体,这些新的物质仍无法重新补足被恒星锁住的物质。目前,银河系中,星际气体的总质量只有恒星的十分之一左右。

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