当我被第一代恒星耀眼的光芒环绕的时候,突然看到一颗巨大的恒星爆炸,它所产生的巨大冲击波吹散了我周围所有的物质,并产生了超高能量的伽马射线和X射线,这是我第一次在宇宙中看到如此壮观的场面,也是在宇宙诞生以来第一次遇见如此高能的光子。这颗恒星爆炸后剩下了一个很小很小的黑暗区域,谁也不知道里面是什么。我仔细查看这个黑洞,发现在其周围有一个光圈,另外一些闯入黑洞内部的光子则被囚禁乃至被黑洞吞噬。此情此景让我惊叹不已。在我眼里如此耀眼的一颗巨星居然陨落为至极的黑暗,从光明的给予者沦为黑暗的掠夺者。然而,并非所有恒星都有此结局,下面就让我来讲讲不同恒星的结局吧。
宇宙第一代恒星的光辉是短暂的,因为它们核心区域的温度和密度极高,使得核聚变快速消耗掉大量的轻元素,最终核聚变所产生的辐射压无法抵抗恒星的引力压,导致恒星开始塌缩。塌缩过程中引力能转化为热能,强大的热压使得恒星膨胀为红巨星。对于一个太阳大小或者更小的恒星,它们的内核将消耗轻元素产生重元素,而当碳和氧在核心区大量产生的时候,核心区的温度不足以将这些稳定的元素聚变为其他更重的元素,于是核心区不能在引力作用下进一步塌缩。这样,这些恒星的外壳被剥离后剩下的内核所形成的天体就是所谓的“白矮星”,大概只有恒星原始质量的20%左右。这些白矮星不是通过核聚变所产生的辐射压乃是通过电子简并压抗衡引力,它们由于没有核聚变产生的辐射将慢慢变暗,直到不能被肉眼看见。电子简并压是基于量子力学的不确定性原理,即粒子的位置和动量不能同时被精确测量而产生的一种抗衡引力的斥力。当白矮星在引力作用下被挤压的时候,电子位置越来越确定,这样电子动量将越来越不确定,其对应的“海森堡”速度将贡献压力来抗衡引力,阻止白矮星的进一步塌缩。
更大质量的恒星的引力塌缩将导致更重元素的形成。当恒星核心区聚变形成了大量铁的时候,由于铁是最稳定的元素,无法聚变成为其他元素,铁核的温度将达到几千亿度。此时巨大的压力和温度将使得电子被挤压与质子结合为中子,这个过程所释放的巨大能量形成的冲击波将恒星外围物质迅速推开,形成了所谓的“超新星”爆发。冲击波对恒星外围物质的加速和加热到极高的温度,可以聚变产生大量的重元素和放射性元素,成为行星形成乃至生命繁衍的原料。对于中等质量的恒星,核心区的基于海森堡不确定性原理的中子简并压可以与引力抗衡,而形成中子星。而对于更大质量的恒星,中子简并压也不足与引力抗衡,进而塌缩为一个奇点。由于量子力学和广义相对论在此不再适用,谁也不知道奇点处发生了什么。但是人们可以确定的一点是奇点极高的引力场导致了其附近的光子也不能逃脱,这个光子不能逃逸的区域称为“视界”,这个视界以内的区域是完全黑暗的,没有任何光子可以逃逸,所以我们称这种天体为“黑洞”。
如果你仔细观察,你会发现黑洞视界周围有一圈发亮的光环,这些光环是在黑洞视界外围逃逸出来的来自黑洞吸积盘的光子所构成,正像一枚金色的燃烧着火焰的戒指。在星系中心的黑洞慢慢吸积更多的物质,成为大质量黑洞,它的视界直径可以达到几个光年。当星系与星系并合的时候,这些星系中心的黑洞也会并合,成为更大质量的超级黑洞。然而,黑洞并不会永存,因为根据量子力学能量和时间的不确定性原理,能量在短时间内并不守恒,会产生由正粒子和反粒子组成的虚粒子对。在黑洞视界周围的量子涨落产生的虚粒子对,如果有一个被黑洞俘获,另一个逃逸到黑洞之外,那个逃逸的粒子由于可被观测到而成为了实粒子拥有了正能量,那个被黑洞俘获的虚粒子因此有了负能量,使得黑洞能量减少。所以,最终不可一世的超级黑洞也会因为霍金辐射而蒸发消失。
任何恒星都会经历死亡,然而有的恒星却堕入到彻底的黑暗。如同至尊魔戒的超级黑洞通过吞噬恒星来壮大自己,乃至统管周围小星系的中心黑洞,形成宇宙中巨大的黑暗力量。然而,这一切都将被霍金辐射所终结。正如宇宙诞生130多亿年后的一位人类作家所言:
“最后可怕的阴影,终究会消失。就连黑暗也会消失。崭新的一天将会来临。太阳也会散发更明亮的光芒。”——《指环王》






