太阳，熄灭或是永恒燃烧？( 四 ) _太阳

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地球与金星对比图源：维基百科
约54亿年之后，太阳核心的所有的氢都会聚变成氦。核心将不再支撑得住引力塌陷，将会开始收缩，加热核周围的一个外壳直到里面的氦开始聚变。这将使其外层急剧扩张，这颗恒星将进入它生命中的红巨星阶段。在76亿年内，太阳会膨胀到半径为1.2AU——256倍于它现在的大小。在其红巨星分支的顶峰，因为巨量增大的表面积，太阳的表面会比现在冷却很多（大约2600K），它的光度会增高很多，会达到现在太阳光度的2700倍。在太阳成为红巨星的阶段，它会产生很强的星风，这将带走它自身33%的质量。

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作为主序星的太阳和将来成为红巨星的太阳图源：维基百科
当太阳膨胀后，水星和金星差不多一定会被吞噬掉。地球的命运还不是很清楚。尽管太阳会吞噬地球现在的轨道，这颗恒星的质量损失（更弱的引力）会导致行星的轨道向外移动。如果仅仅如此，地球可能会逃离火海，但2008年的研究认为地球还是会因为与太阳附着不紧密的外层潮汐作用而被吞噬掉。在这个时候，柯伊伯带的冥王星和凯伦，有可能达到可维持生命的表面温度。

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渐渐地，太阳核心周围壳里燃烧的氦将增大核的质量直到达到现今太阳质量的45% 。此时密度和温度如此高以至于氦开始聚变成碳，导致氦闪；太阳的半径将从约250倍缩至11倍于现在的半径。因此，它的光度会从3000倍跌至54倍于今天的水平，而其表面温度则会升至约4770K 。太阳将成为一颗水平分支星，平稳地燃烧它内核的氦，大概就像它今天烧氢一样。氦聚变阶段将只持续1亿年。最终，它还是得依赖于它外层的氢和氦贮备，并且第二次膨胀，变成渐近巨星分支星。太阳的光度会再次升高，达到今天光度的2090倍，并且它会冷却到大约3500K 。这一阶段将持续3千万年，之后，再过10万年的过程中，太阳的残留外层将失去，抛射出巨大的物质洪流形成一个光晕（行星状星云）。抛射出来的物质将包含太阳的核反应生成的氦和碳，继续为未来世代的恒星而富华星际物质以重元素。

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环状星云，一个近似太阳将成为的行星状星云图源：维基百科
之后，太阳所剩的就是一颗白矮星，一个非常致密的天体，有它最初质量的54%，但只有地球大小。最初，这颗白矮星的光度大约有现在太阳光度的100倍。它将完全由简并态的碳和氧组成, 但将永远也不会达到可以聚变这些元素的温度。因此白矮星太阳将逐渐冷却，越来越黯淡。
白矮星图源：维基百科
随着太阳的死亡，它作用于如行星、彗星和小行星这些天体的引力会随着它的质量丢失而减弱。如果地球和火星在这时候还生存，它的轨道会大约位于1.85和2.8AU 。它们和其它剩余的行星将成为昏暗、寒冷的外壳，完全没有任何形式的生命。它们将继续围绕太阳公转，其速度因为距离太阳的距离增大和太阳引力的降低而减慢。二十亿年后，当太阳冷却到6000到8000K的范围，太阳核心的碳和氧将冷却，它所剩的90%的质量将形成结晶结构。最终，再过数十亿年，太阳将完全停止闪耀，成为黑矮星。