太陽(yáng)作為一顆恒星成為了整個(gè)太陽(yáng)系的中心,,以巨大的引力牽引著太陽(yáng)系中的各大天體。自人類有記錄以來(lái),,任地球滄海桑田的變化,,太陽(yáng)那耀眼的光芒也從未改變過(guò)。然而事實(shí)并不是這樣的,,恒星和人一樣會(huì)經(jīng)歷生老病死,。
誕生期:
恒星的演化開(kāi)始于巨分子云,。一個(gè)巨分子云包含數(shù)十萬(wàn)到數(shù)千萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量,直徑為50到300光年,。在巨分子云環(huán)繞星系旋轉(zhuǎn)時(shí),,一些事件可能造成它的引力坍縮。星系碰撞造成的星云壓縮和擾動(dòng)也可能形成大量恒星,。此時(shí)的恒星還只是一個(gè)巨型的“小baby”,。 巨分子云 其中質(zhì)量小于0.08太陽(yáng)質(zhì)量的原始星的溫度不會(huì)到達(dá)足夠開(kāi)始核聚變的程度,它們會(huì)成為褐矮星,。
但大部分的質(zhì)量更高的原始星的中心溫度會(huì)達(dá)到一千萬(wàn)開(kāi)氏度(開(kāi)氏溫度等于攝氏溫度加273),,這時(shí)氫會(huì)開(kāi)始聚變成氦,恒星開(kāi)始自行發(fā)光,。核心的核聚變會(huì)產(chǎn)生足夠的能量停止引力坍縮,,達(dá)到一個(gè)靜態(tài)平衡,。恒星從此進(jìn)入一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的階段,。此時(shí)的恒星已經(jīng)初具模樣。 成年期:
成年期時(shí)的恒星成為主序星,。大質(zhì)量的恒星需要比較多的能量來(lái)抵抗對(duì)外殼的引力,,燃燒氫的速度也快得多。小而冷的褐矮星則會(huì)緩慢地燃燒氫,。 青壯年時(shí)期的恒星
中年期:
中年期時(shí)形成紅巨星,,超巨星。 在形成幾百萬(wàn)到幾千億年之后,,恒星會(huì)消耗完核心中的氫,。在消耗完核心中的氫之后,核心部分的核反應(yīng)會(huì)停止,,而留下一個(gè)氦核,。失去了抵抗重力的核反應(yīng)能量之后,恒星的外殼開(kāi)始引力坍縮,。一旦核心的溫度達(dá)到了1億開(kāi)氏度,,核心就開(kāi)始進(jìn)行氦聚變,重新通過(guò)核聚變產(chǎn)生能量來(lái)抵抗引力,。 恒星的下一步演化再一次由恒星的質(zhì)量決定,。
紅巨星
衰退期: 晚年到死亡以三種可能的冷態(tài)之一為終結(jié):白矮星、中子星,、黑洞,。
低質(zhì)量恒星 低質(zhì)量恒星的演化終點(diǎn)沒(méi)有直接觀察到。宇宙的年齡被認(rèn)為是一百多億年,,不足以使得這些恒星耗盡核心的氫,。但是小于0.5倍太陽(yáng)質(zhì)量的恒星甚至在氫耗盡之后都不會(huì)在核心產(chǎn)生氦反應(yīng),。在核心的反應(yīng)終止之后,褐矮星在電磁波的紅外線和微波波段逐漸暗淡下去,。
中等質(zhì)量恒星
達(dá)到紅巨星階段時(shí),,0.4-3.4倍太陽(yáng)質(zhì)量的恒星的外殼會(huì)向外膨脹,而核心向內(nèi)壓縮,,產(chǎn)生將氦聚變成碳的核反應(yīng),。聚變會(huì)重新產(chǎn)生能量,暫時(shí)緩解恒星的死亡過(guò)程,。 氦燃燒對(duì)溫度極其敏感,,造成很大的不穩(wěn)定。巨大的波動(dòng)會(huì)使得外殼獲得足夠的動(dòng)能脫離恒星,,成為行星狀星云,。行星狀星云中心留下的核心會(huì)逐漸冷卻,成為小而致密的白矮星,,通常具有0.6倍太陽(yáng)質(zhì)量,,但是只有一個(gè)地球大小。(太陽(yáng)質(zhì)量是地球質(zhì)量的33萬(wàn)倍) 一對(duì)互相旋轉(zhuǎn)的白矮星 在重力和電子互斥力平衡時(shí),,白矮星是相對(duì)穩(wěn)定的,。在沒(méi)有能量來(lái)源的情況下,恒星在漫長(zhǎng)的歲月中釋放出剩余的能量,,逐漸暗淡下去,。最終,釋放完能量的白矮星會(huì)成為黑矮星,。
大質(zhì)量恒星:
在超出5倍太陽(yáng)質(zhì)量的恒星的外殼膨脹成為紅超巨星之后,,其核心開(kāi)始被重力壓縮,溫度和密度的上升會(huì)觸發(fā)一系列聚變反應(yīng),。這些聚變反應(yīng)會(huì)生成越來(lái)越重的元素,,產(chǎn)生的能量會(huì)暫時(shí)延緩恒星的坍縮。但這會(huì)造成沒(méi)有能量來(lái)對(duì)抗重力,,而核心幾乎立刻產(chǎn)生坍縮,。恒星演化的下一步演化機(jī)制并不明確,但是這會(huì)在幾分之一秒內(nèi)造成一次劇烈的超新星爆發(fā),。 超新星爆炸 現(xiàn)代科學(xué)尚未明確超新星爆發(fā)的機(jī)制,,以及恒星殘骸的成分,但是已知有兩種可能的演化終點(diǎn):中子星和黑洞,。
中子星:
中子星的大小不超過(guò)一個(gè)大城市,,但其質(zhì)量卻比太陽(yáng)質(zhì)量還大,所以其密度非常非常大,。 中子星 黑洞:
被廣泛承認(rèn)的是并非所有超新星都會(huì)形成中子星,。如果恒星質(zhì)量足夠大,,那么連中子也會(huì)被壓碎,直到恒星的半徑小于某一特定的數(shù)值后,,光也無(wú)法射出,,成為一個(gè)黑洞。
質(zhì)量要求:塌縮的內(nèi)核質(zhì)量超過(guò)3.2倍太陽(yáng)的質(zhì)量,。
宇宙中的黑洞 一個(gè)黑洞正在“吞噬”其他天體 揭示恒星生命周期的“赫羅圖” |
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