星落,深空中的温柔孤岛

作者: Sheldon

来源: 果壳

发布日期: 2015-01-27

本文探讨了宇宙中大型恒星死亡后形成的“星落”现象及其对宇宙生态系统的影响,描述了微尘在深空中的生存机制和含碳分子集团的发展历程,以及恒星灭绝对这些分子集团可能产生的影响。

在宇宙之中,众星发光依靠聚变。但哪怕是最纯净的氢元素,在几百万度以下也几乎是漆黑一片。没有聚变,驱动宇宙万物运行的最主要的能量来源断绝,但是并非没有其他途径。寒冷深空的天体可以依靠引力能和宇宙射线输送来的能量,疏散星团是它们的城市,尘埃星云是它们的道路,从爆发恒星缓慢飘来的微弱激波是它们的天降甘霖。而偶然落下的巨大身躯,则可以成为宇宙荒漠之中的孤岛和绿洲。

这些躯体是大型恒星的尸体,被称为“星落”(Star fall)。

如果一颗小型恒星倒下,它的躯体会逐渐暗淡,变成一颗白矮星;如果一颗大型恒星死在了其他恒星周围,各种燃烧的天体会以很快的速度将它抛去的较轻的元素外壳瓜分殆尽,可是重元素烧成的炉渣却鲜有天体能够利用。然而,在空间深处,天体运行遵循着不同的逻辑。

宇宙中虽然绝大部分恒星都在燃烧氢元素,即便是体积庞大的巨型恒星,也因为没有足够的内核温度、没有足够的能量输出,不愿利用重元素。当一颗大型恒星死在深空中央时,它的庞大尸体会一直汇聚成数十万分之一天文单位大小的微尘,然后在某处点亮一个新的——哪怕大尺度上也不过转瞬即逝的——生态系统。

当恒星的躯体形成微尘时,会不断同其他微尘撞击、合并。微尘核心的温度虽然仅有数千度,远不及大多数恒星的表面,但是这仍然会让微尘核心的物质从它的表面缝隙泄露出来,这两种过程一般会持续宇宙年龄的十分之一的时间,大大改变微尘的面貌,形成微小的突起和沟壑,并在微尘表面铺上了薄薄的液态和气态保护膜。

十几亿年的火海天劫之后,20余种碳元素形成的微小分子开始进行微弱的化学反应,依靠数千度的低温和交换核外电子产生的eV级的能量再延续几亿年。但是,这一切仅仅是开始;当某粒微尘正好离一颗年轻的恒星距离适中时,深空的独特生态系统才真正展现。微尘不会发光,从恒星接收到的光子也谈不上多高的能量,但含碳的分子会和其他元素和复杂分子合作,携手利用仅仅携带几eV能量的低能光子。

它们大口吸吮着低能光子,相互传递着电子,从遍地残骸中不断拾取材料,将它们拆解开之后重新组合,搭建跟自己一模一样的分子集团,产生氧气。

对于那样的分子集团来说,氧气都是有毒的,但有一些分子集团可以用液态保护膜中的氧气分子氧化某些含碳分子,得到能量来源——于是一些分子集团从星光中获得能量,按照配方合成含碳分子,排出氧气,另一些则可以直接吃掉合成的含碳分子。大型恒星的残骸富含各种元素,衰变又十分缓慢,一颗大型恒星的残骸可以维持这样一个物质循环和里面上百万种含碳分子集团长达几十亿年甚至上百亿年。

一些含碳分子集团渐渐离开微尘的液态保护膜,迅速占领微尘的绝大部分固态表面。它们的组合千变万化,其复杂程度远超你所能分辨的恒星种类。它们或相互捕食,或互利共生,或相互协作,其精密程度远超你所能写出的核聚变反应链。它们朝生暮死,生机勃勃却又无比脆弱,一颗比微尘还要小一百万倍的小东西撞上来,就会让它们即刻消亡。不知从何时起,某一种分子集团掌握了制造工具的能力。

在宇宙年龄的数百万分之一的短暂瞬间,它们的数量就从几万个增长到几十亿。它们发明文字,耕作微尘,培育其他分子集团,挖掘矿藏,征服液态保护膜,在气态保护膜中飞翔,甚至学会分裂原子,熟练操纵电子,开始探索其他微尘。

深空中的这些微尘成为了这种含碳分子集团的宝贵跳板。一些研究者估计,在千亿个星系中,平均个星系每年就至少有一颗恒星落入尘埃;两团星落之间平均距离只有不到10光年。在恒星生前,核聚变让恒星闪耀夺目的光芒,而数百亿年前的恒星陨落让这些死亡中焕发的新生更加灿烂。只有一个问题:远古的大型恒星已灭绝,而宇宙现存的恒星也将越来越少了。

滋养微尘的恒星也会老去,变成红巨星,烧干微尘的保护膜,横扫一切分子集团,渐渐变成白矮星。宇宙中的明灯一盏一盏熄灭,就连白矮星和红矮星都会耗尽最后一丝力气,化作黑矮星。那时的宇宙漆黑一片,只有难以察觉的微波背景辐射,或者物质落入黑洞时发出的凄厉呼救。最后,黑洞也蒸发殆尽,宇宙的膨胀稀释了一切物质,每一颗基本粒子都困在了广袤的空间中,老死不相往来。

假如大型恒星彻底灭绝,宇宙破败不堪,这对深空的含碳分子集团意味着什么?没有谁确切知道。也许恒星的消失得太快,没有给它们留下足够的时间适应;也许它们依然能顽强地找到其他道路,学会不依赖恒星能量的生存方式。但是无论如何,如果宇宙中的恒星都熄灭了,星落这一庞大而温柔的奇迹,也会随之而去。

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