蒋纬国简介:恒星演化
来源:百度文库 编辑:九乡新闻网 时间:2024/07/05 21:02:25
简介 恒星由于演化而在质量一密度图上移动,但保持在虚线方框内。图A3是方框区的放大,表示出恒星在不同演化阶段其中心发生的主要热核反应。 由于引力的控制,恒星演化的总趋势是密度增大(在图中向下移动),而质量丢失、碎裂、不稳定或爆炸等现象使其质量减小(在图中向左移动)。恒星的演化必定以三种可能的冷态之一为终结:白矮星,中子星,黑洞。 质量小于SM的恒星沿A线移动。在离开氢转变成氦的主序段后,恒星中心的温度和密度都上升,直至氦能够聚合成碳。碳保持沉寂,恒星最后变成白矮星。质量更大的恒星的演化轨迹是B线,它们中心的碳能燃烧成为镁,并最后成为中子星。轨迹C是最为假设性的,它可能表示着质量在25M以上的恒星,在经过了到生成铁为止的所有热核燃烧阶段后,最终成为黑洞。 恒星演化论,是天文学中,关于恒星在其生命期内演化的理论。 由于单一恒星之演化通常长达数十亿年,人类不可能完整观测,目前的理论仍有部分是推测的假说。目前天体物理学家主要利用观测大量恒星,判断其在生命期的不同阶段,并以计算机模型模拟恒星的演变。![](http://image24.360doc.cn/DownloadImg/2011/03/0523/9723623_1.jpg)
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诞生
恒星的演化开始于巨分子云。一个星系中大多数虚空的密度是每立方厘米大约0.1到1个原子,但是巨分子云的密度是每立方厘米数百万个原子。一个巨分子云包含数十万到数千万个太阳质量,直径为50到300光年。![](http://image24.360doc.cn/DownloadImg/2011/03/0523/9723623_1.jpg)
恒
中年
恒星有不同的颜色和大小。从高热的蓝色到冷却的红色,从0.5到20个太阳质量。![](http://image24.360doc.cn/DownloadImg/2011/03/0523/9723623_2.jpg)
恒
成熟
在形成几百万到几千亿年之后,恒星会消耗完核心中的氢。大质量的恒星会比小质量的恒星更快消耗完核心的氢。在消耗完核心中的氢之后,核心部分的核反应会停止,而留下一个氦核。![](http://image24.360doc.cn/DownloadImg/2011/03/0523/9723623_3.jpg)
恒
晚年和死亡
低质量恒星
低质量恒星的演化终点没有直接观察到。宇宙的年龄被认为是一百多亿年,不足以使得这些恒星耗尽核心的氢。当前的理论都是基于计算机模型。![](http://image24.360doc.cn/DownloadImg/2011/03/0523/9723623_4.jpg)
苏
中等质量恒星
达到红巨星阶段时,0.4到3.4太阳质量的恒星的外壳会向外膨胀,而核心向内压缩,产生将氦聚变成碳的核反应。聚变会重新产生能量,暂时缓解恒星的死亡过程。对于太阳大小的恒星,此过程大约持续十亿年。 氦燃烧对温度极其敏感,造成很大的不稳定。巨大的波动会使得外壳获得足够的动能脱离恒星,成为行星状星云。行星状星云中心留下的核心会逐渐冷却,成为小而致密的白矮星,通常具有0.6倍太阳质量,但是只有一个地球大小。 在重力和电子互斥力平衡时,白矮星是相对稳定的。在没有能量来源的情况下,恒星在漫长的岁月中释放出剩余的能量,逐渐暗淡下去。最终,释放完能量的白矮星会成为黑矮星,但是目前宇宙的年龄不足以使得这样的星体存在。 在同时形成的双星或者多星系统中,恒星际质量交流可能改变演化过程。因为一部分质量被其他恒星获得,系统中质量较大的恒星的红巨星阶段演化会被加速,而质量较小的恒星会吸收一部分红巨星的质量,在主星序停留更长时间。举例来说,天狼星的伴星就是一颗年老的大约一个太阳质量的白矮星,但是天狼星是一颗大约2.3个太阳质量的主序星。![](http://image24.360doc.cn/DownloadImg/2011/03/0523/9723623_5.jpg)
恒
大质量恒星
在超出5倍太阳质量的恒星的外壳膨胀成为红超巨星之后,其核心开始被重力压缩,温度和密度的上升会触发一系列聚变反应。这些聚变反应会生成越来越重的元素,产生的能量会暂时延缓恒星的坍缩。 最终,聚变逐步到达元素周期表的下层,硅开始聚合成铁。在这之前,恒星通过这些核聚变获得能量,但是铁不能通过聚变释放能量,相反,铁聚变需要吸收能量。这会造成没有能量来对抗重力,而核心几乎立刻产生坍缩。 恒星演化的下一步演化机制并不明确,但是这会在几分之一秒内造成一次剧烈的超新星爆发。和轻于铁的元素同时被抛出的中微子形成一个冲击波,在被抛出的物质吸收后,形成一些比铁重的放射性元素,其中最重的是铀。没有超新星爆发的话,相对分子质量比铁大的元素将不会存在。![](http://image24.360doc.cn/DownloadImg/2011/03/0523/9723623_6.jpg)
恒