当行星碰撞时

 

　　行星系统的寿命是如此之长，于是新的效应就会显现出来。我们想当然地认为太阳系是稳定的；没有人担心地球的轨道很快会日渐混沌，使得我们和金星相撞。当我们探究几十亿年的时间尺度时，这种确定性就会消失。2009年，法国巴黎天文台的雅克拉斯卡尔(Jacques Lasker)和米卡埃尔•加斯蒂诺(Mickael Gastineau)对太阳系四颗内行星的未来轨道做了数千次模拟，在每一次的模拟中，他们都会稍微改变这些行星的初始位置(相对上一次)——只有几米的偏离。结果发现，在未来的50亿年里，水星有大约1%的概率会猛烈撞上金星，为更令人毛骨悚然的、可能会牵涉到地球的碰撞埋下了伏笔。在未来1万亿年间，这样的碰撞发生的可能性很高。

 

　　当仙女星系和银河系并合时，这个潜在的碰撞进程就会被打乱，因为它会重构这两个星系的引力场，使太阳系发生大规模重建。正如劳克林在评论拉斯卡尔和加斯蒂诺的结果时所说：“我们现在要弄清楚的是，能如此轻易影响到太阳系的动力学混沌(发生在确定性系统中的貌似随机的不规则运动)，能在多大程度上掌控银河系中的行星。”

 

　　在一颗恒星的行星系统中，轨道混沌也会发生在大得多的尺度上。在紧密结合的双星、三合星以及成员更多的聚星系统中，恒星会在相互引力的作用下绕着每个系统的质心运动。对于星团乃至整个星系而言也是如此。在所有这些结构中，恒星几乎永远都不会相撞——虽然在天文学上它们若比邻，但空间的巨大膨胀会让它们相隔天涯。

 

　　然而，在长时间下，“几乎永远都不”会演变成“有时”，最终变成“几乎总是”。每个双星系统最终会在外部引力的作用下瓦解，或由于引力辐射带走系统的能量，而逐渐靠拢进、并合。如果两颗恒星相距较远，双星系统会面对前一种情况；相反，则会遭遇后者。

 

　　当两颗恒星并合的时候，它们暂时会形成一颗质量更大也更亮的恒星。即便是一颗木星这样大的行星也会造成类似的效应，不过是在较小的尺度上。设想一颗质量只有太阳十分之一，寿命接近一万亿年的中等恒星，并假设它有一颗类木行星。 如果这颗行星的轨道运行周期不止几天，那它最终可能会被甩出这个系统。反过来，如果它在更靠近该恒星的轨道上，最后就有可能会和恒星并合，为恒星提供新鲜的氢补给，在短时间内猛烈地提高该恒星的能量输出，产生类似新星的爆发。未来，这样的恒星爆发会不时打断恒星数量和亮度缓慢下降的趋势。就算是一万亿年之后的天文学家也会观测到，在他们的星系里，数目不断减少的恒星中会有一些奇怪的事件发生。

 

　　恒星的宿命

 

　　甚至在数百亿或数千亿年后，甚至当恒星形成都成了“涓涓细流”，仍会有大量恒星继续发光。宇宙中绝大数恒星都有着低质量和极长的预期寿命。恒星的寿命和它们的质量成显著反比——大质量恒星十分明亮，它们会快速燃烧，在几百万年后爆炸；质量远小于太阳的恒星则可持续存活数千亿年甚至更长。这些恒星会非常缓慢地消耗自身的燃料，以致于在极为漫长的时间跨度里，即便物质有限，也能为核燃烧提供原料。

 

　　不同质量的恒星会以不同的方式死去。太阳会变成一颗红巨星，而随着外层物质全部消散，进入星际空间，它的核心会成为一颗白矮星——一个几乎全由碳原子核和电子组成的、地球大小的致密恒星遗迹。但在质量不足太阳一半的恒星中，它们的核心温度永远也无法触发那种能使恒星进入红巨星阶段的核聚变反应。天文学家认为，这些恒星最终会演化成氦白矮星——正如其名，这种恒星差不多全部由氦组成，只有少量的氢和微量的其他元素。在今天的宇宙中，当两颗距离很近的双星剥离掉彼此的外层物质，且在其氦核被点燃之前，偶尔也会形成氦白矮星。但天文学家还未曾发现通过恒星演化的正常过程而形成的任何氦白矮星，因为自大爆炸以来，还没有足够的时间来完成这样的过程。也许要在很多年后，我们的那些后来能看见那些孤立的氦白矮星。

 

　　质量更大的恒星则会经历更为剧烈的死亡。大质量恒星的核心会坍缩成一颗中子星或黑洞，该过程产生的激波会使得恒星的外层以超新星的形式爆炸。随着大质量恒星的消失，今天不断出现在宇宙中的这些爆炸也会销声匿迹。不过，另一种超新星仍会偶尔点亮天空。被称为Ia型超新星的这类爆发，产生于有一颗子星是白矮星的双星系统。按照最受天文学家青睐的模型，来自伴星的、富含氢的物质会在这颗白矮星的表面累积，直到突然的核聚变产生超新星。在未来的1 000亿年里，只要存在质量足够大的伴星，这样的事件就会发生。

 

　　在另一个超新星模型中，两颗白矮星会极为靠近地绕着它们的公共质心旋转。在此过程中，它们的轨道运动会导致该双星系统发射出引力波。这一辐射会带走系统的能量，使得白矮星的轨道发生收缩。这两颗白矮星彼此接近的速度会越来越快，直到死亡的旋涡让它们合并，引发短暂的爆发。这些事件可能还会此后数万亿年里继续发生。

 

　　比超新星爆炸更为明亮的是伽马射线暴。这些剧烈的爆炸可以分为两大类，它们也源自两种完全不同的情况。爆发持续时间在2秒以上的长时间伽马射线暴，可能是大质量恒星的核心坍缩成中子星时产生的；持续时间不足2秒的短时间伽马射线暴，则被认为源自一颗中子星和另一颗中子星或黑洞的并合。随着大质量恒星停止形成，在未来的十亿年里，长时间伽马射线暴会变得极其罕见，但短时间伽马射线暴可能仍会在未来的数万亿年里打破天空的宁静。

 

　　万亿年后

 

　　当我们用万亿年而不是十亿年来度量宇宙时间时，我们会进入一个恒星形成将会终止的时期。除了质量最小的恒星之外，所有的恒星会将燃烧殆尽，或以爆炸、或以凋零成白矮星的方式结束它们的生命。如果不考虑谜一样的暗物质，我们的银河系——以及宇宙中其他所有的星系——此时都将以黑洞、中子星、白矮星和极端暗弱的红矮星为主。红矮星非常暗弱，即便位于目前距离太阳最近的恒星处，不使用望远镜也无法看到它们。多令人伤心、多无趣啊。

 

　　然而，在这些已经死亡或者正在暗去的天体中，大自然仍会偶尔地产生一次猛烈的爆发，也算是对曾经照亮天空的数十亿颗恒星的短暂回忆。如果幸存下来的恒星的附近拥有行星——我们可以预期它们中的绝大多数会有，那么液态水和不同的生命形式可能就会出现，并在上面存活。如果能躲开近距超新星或者是伽马射线暴的侵袭，任何能在这些行星上起源的生命，都有可能会延续至我们无法想象的时期。

 

　　对极遥远未来的这一研究留下了一个重大且不确定的议题。高度先进的文明，如果他们存在并能持续下去的话，是否能改变宇宙的历史进程？30多年前，美国普林斯顿高等研究院的弗里曼戴森(Freeman Dyson)对此进行了思考。作为这类宇宙猜想的主要提出者，他说：“我认为我已经证明，有充足的科学原因能让我们认真地审视如下的可能性，即生命和智慧可以成功地按照自己的意图来塑造这个宇宙。”在我们目前所处的时代，即在大爆炸之后不到140亿年时，还没有证据表明生物能在大尺度上影响宇宙。但是，时间的列车才刚刚出发。未来，生命的存在将会占用更多的宇宙资源，整个宇宙都会成为我们的花园。

 

　　在宇宙时间的尺度上，我们的存在时间或许连瞬间都算不上，几乎不可能确切地知道，未来的宇宙到底会发生什么。但我们的思想是自由的，可以奔向我们所能想象的任何时间段。正如奥登(W. H. Auden，美籍英国诗人)在他1957年的诗中，描述了一个完全不同的宇宙：“所有恒星行将消失或死亡，我应该学会看向空荡的天空，去感受黑暗的壮丽，尽管这会花一点时间。”

 

　　本文作者

 

　　唐纳德戈德史密斯可能是唯一一个曾经当过税务律师的天文学家，他的律师生涯赚了不少钱，不过很短暂。1969年，他在美国加利福尼亚大学伯克利分校获得了天文学博士学位，并成了卡尔萨根(Carl Sagan)《宇宙》系列剧的顾问。他还是其他一些节目的主要作者，例如和莉莉汤姆林(Lily Tomlin)一起合作的《新星》剧集《哪儿有人吗？》以及系列剧《天文学家》。

 

　　本文译者

 

　　谢懿在南京大学天文与空间科学学院获天文学博士学位，随后在美国密苏里大学哥伦比亚分校物理与天文学系任访问学者，目前任职于南京大学。

 

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