万亿年后诞生的恒星

科雷莫

从大爆炸到现在，宇宙已经经历了大约138亿年，其中大部分可见物质已经变成了许多不同大小、亮度和寿命的恒星。今天宇宙中的恒星有好多种类型，包括主序星、红巨星、蓝超巨星、白矮星等，但天文学家认为，还有一些恒星与现有的恒星类型都不同，但它们需要再经历几十亿年甚至数万亿年才有可能出现。

下面，我们就来介绍其中四种可能在遥远的未来才会出现的恒星。

蓝矮星

宇宙中最常见的恒星类型是红矮星，它是一种质量相对较小、温度相对较低的恒星。大多数红矮星的直径和质量均小于太阳的三分一，释出的光也比太阳弱得多，有的甚至会低于太阳光度的万分之一。

因为红矮星的质量太小了，导致其内部核聚变的速度变得很慢，因此它也拥有较长的寿命。天文学家估计，红矮星一般可以存活数万亿年，这意味着最早诞生的一批红矮星如今仍然在太空中闪耀。根据天文学家的推算，一颗质量相当于太阳10%的恒星可以存活近6万亿年，而最小的恒星，如距离地球约40光年的Trappist-1，存活时间可超过10万亿年。宇宙只有约138亿年的历史，这还不到红矮星的寿命的1%。

我们的太阳只剩下50亿年左右的时间就会消耗完所有的氢燃料，并开始将氦聚变成碳，这一变化将触发太阳向着下一阶段演化。它首先会膨胀成红巨星，然后冷却收坍缩成密度极高的白矮星，其体积会变得只有地球一般的大小。

相比之下，红矮星在经历数万亿年之后，才会消耗掉最后一点氢储备，并走向生命的末期。那时，红矮星会在一段时间内会变得非常热，放射出蓝色的光芒，成为一颗蓝矮星。红矮星要进入蓝矮星的阶段，需要的时间是数十万亿年时间，所以蓝矮星不存在当前的宇宙中。

所以，蓝矮星是红矮星的末年，但这还不是它的归宿，它随后会开始向内坍缩，而不是像太阳一样向外膨胀。最终，一旦蓝矮星阶段结束，剩下的将只是一颗很小的白矮星，这和其他主序星的归宿是一样的。

黑矮星

白矮星形成时的温度非常高，凭借自身的热量就可以发出光，但是因为内部没有能量来源，因此它将会逐渐释放热量并且逐渐变冷。这样，白矮星发出的光会越来越暗淡，颜色越来越偏向红色。经过漫长的时间，白矮星发出的光不能再被看见，变为一颗冰冷的黑矮星。

太阳作为主序星的生命周期总共约100亿年，现在太阳已有46亿年的历史了，再过50多亿年之后，它将膨胀成一颗红巨星，并将以这种方式再保持十亿年，然后再变为一颗白矮星。美国宇航局的天文学家估计，太阳变为白矮星之后，以这种方式再保持100亿年，随后它才会成为一颗黑矮星，迎来太阳的真正死亡。

2012年，天文学家发现了两颗有着110亿年历史的白矮星，这意味着它们可能正在向黑矮星转变的路上。然而，其他一些天文学家估计，恒星可以停留在白矮星阶段的时间会长达10万亿年。

白矮星未来的演化还有许多物理学上尚未解决的问题。例如，如果暗物质粒子能与白矮星发生作用，或者质子会发生衰变，这些都会减缓白矮星变冷的速度，导致变为黑矮星可能会需要更长的时间。但不管怎样，达到黑矮星所需的时间比当前宇宙的年龄要长，所以这种冰冷的星体在当前宇宙中还不存在。

冰冻星

当前宇宙中，氢和氦两种元素占据了宇宙可见物质的绝大部分，但随着恒星不断地将氢和氦合成其他更重的元素，这些重元素的含量越来越高。一些天文学家认为，再过几万亿年，宇宙中星际气体中的重元素含量会是如今的十几倍，在那时，宇宙中会出现一种特别的恒星，其表面温度只有水的冰点那么高的恒星，这就是所谓的“冰冻星”。

之所以会出现这种恒星，是因为当星际气体中的重元素含量增加时，这些气体的不透明度增强了，使得它们更容易发生聚变，进而导致它们所能形成的恒星的最低质量以及最高质量都会降低。在几万亿年后的未来，恒星的最高质量将只有太阳质量的30倍，而当前宇宙中恒星的最高质量则超过了太阳质量的300倍。

此外，那时的恒星的最低质量只有太阳质量的4%，大致相当于木星质量的40倍。这种质量的天体放到当前的宇宙，它会成为一颗褐矮星。褐矮星是一种比巨行星大，但质量仍太小而不能发生核聚变的天体。换句话说，褐矮星是一颗失败的恒星。

但在遥远的未来，由木星质量的40倍的重元素的气体汇聚成的天体，会成为一颗刚刚合格的恒星，其内部氢能勉强地聚变成氦。这种恒星表面温度只有大约0℃，它的大气可能还充满了由冰构成的云，所以就把这种恒星称为“冰冻星”。冰冻星的光度还不足目前最微弱的恒星的光度的千分之一，但它的寿命也会变得更长。如果冰冻星真的形成的话，那么与其他恒星相比，它看起来会更像一颗褐矮星。

铁星

在极其遥远的未来，如果宇宙像现在一样不断地向外膨胀，而不是最终向内发生坍塌的话，那么宇宙中还可能出现一种非常不寻常的天体——铁星。

这种天体的形成过程是这样的：一个有着恒星级质量的天体，其内部比铁轻的元素会通过一种神奇的量子效应，在不需要很高的温度的条件下就能发生核聚变，最终都会聚变成铁-56核;而天体内部比铁重的元素则会通过核裂变或衰变变为铁-56核，最终使得整个天体变成一個冰冷的铁球。于是，铁星就诞生了，但铁星的形成过程非常漫长，可能需要再经过101500年才有可能在宇宙中出现。

形成铁星的一个必要条件是质子不能发生衰变。物理学家还不清楚质子是否会发生衰变，如果真的会发生衰变的话，那么还没来得及出现铁星，宇宙中所有的原子核就都可能衰变没了，宇宙最终会变为一片空旷之地，黑暗且寒冷（这种情况就是所谓的宇宙热寂说）。