在恒星的一生中,为何燃烧自己的主序星时期反而很稳定?
恒星以内部氢核聚变为主要能源的发展阶段就是恒星的主序阶段.处于主序阶段的恒星称为主序星.主序阶段是恒星的青壮年期,恒星在这一阶段停留的时间占整个寿命的90%以上.这是一个相对稳定的阶段,向外膨胀和向内收缩的两种力大致平衡,恒星基本上不收缩也不膨胀。
恒星的一生是什么样的
恒星通常是在星际气体中诞生的。在宇宙中,当星际气体的密度增加到一定程度时,由于其内部引力的增长大于气体压力的增长,这团气体云就开始收缩。这样的倾向一开始,其自身引力使巨量物质的密度普遍增大。巨大质量的星际物质开始变得不稳定。这些巨量的星际气体与尘埃坍缩进行得越来越迅猛,开始分裂形成较小的云团,密度也增大了许多。这些较小的云团最终将各自成为一颗恒星。由于星际物质的质量通常非常巨大,通常在太阳的一万倍以上,所以恒星总是一下子一大批地降生。 如果有一团星际气体超过通常的星际物质(每立方厘米一个氢原子)的密度,达到每立方厘米已达六万个氢原子。开始时这团气体是透光的,发出的光热辐射不受周围物质的牵制,畅行无阻地传到外面。物质以自由落体的形式落到中心,在中心区积聚起来。本来质量均匀分布的一团物质,变成了越往里密度越大的气体球。随着密度的增大,中心附近的重力加速度越来越大,内部区域物质的运动速度的增长表现得最为突出。开始几乎所有的氢以分子的形式存在,气体的温度也很低,总不见升高,这是因为它仍然过于稀薄,一切辐射都能往外穿透,溃缩着的气体球受到的加热作用并不显著。经历几十万年后,中心区的密度逐渐变大,在那里,气体对于辐射来说变得不透明了。这时核心便开始升温,随着温度的上升,压力开始变大,坍缩逐渐停止。这个特密中心区的半径通常和木星轨道半径相近,而它所含的质量只及整个坍缩过程中涉及的全部物质的5%。物质不断落到内部的小核上,它带来的能量在物质撞击到核心上时又成为辐射而放出。与此同时,核心在不断缩小,并变得越来越热。 温度达到二千度左右时,氢分子开始分解成为原子。核心开始再度收缩,收缩时释放出的能量将把所有氢分子都分解为原子。这个新生的核心比今天的太阳稍大一些,不断向中心落下的外围物质最终都要落到这个核心上,一颗质量和太阳一样的恒星就要诞生了。 人们将这样的天体称为“原恒星”,它的辐射消耗主要由下落到它上面的物质的能量来补充。由于密度和温度在升高,原子渐渐地丢失了它们的外层电子。落下的气体和尘埃形成了厚厚的外壳,使光无法穿透。直至越来越多的下落物质和核心联成一体时,外壳才透光,发光的星体突然露出来。其余的云团物质还在不断向它落下,密度还在不断增大,内部温度也在上升。直至中心温度达到一千万度发生聚变。一颗原始的恒星诞生了。 在反抗引力的持久斗争中,恒星的主要武器是核能。它的核心就是一颗大核弹,在那里不断地爆炸。正是因为这种核动力能自我调节得几乎精确地与引力平衡,恒星才能在长达数十亿年的时间里保持稳定。 热核反应发生在极高温度的原子核之间,因而涉及物质的基本结构。在太阳这样的恒星中心,温度达到一千五百万开氏度,压强则为地球大气压的三千亿倍。在这样的条件下,不仅原子失去了所有电子而只剩下核,而且原子核的运动速度也是如此之高,以至于能够克服电排斥力而结合起来,这就是核聚变。 恒星是在氢分子云的中心产生的,因而主要由氢组成。氢是最简单的化学元素,它的原子核就是一个带正电荷的质子,还有一个带负电荷的电子绕核旋转。恒星内部的温度高到使所有电子都与质子分离,而质子就像气体中的分子在所有方向上运动。由于同种电荷互相排斥,质子就被一种电“盔甲”保护着,从而与其他质子保持距离。但是,在年轻恒星核心的一千五百万开氏度的高温下,质子运动得如此之快,以至于当它们相互碰撞时就能够冲破“盔甲”而粘合在一起,而不是像橡皮球那样再弹开。 四个质子聚合,就成为一个氦核。氦是宇宙中第二位最丰富的元素。氦核的质量小于它赖以形成的四个质子质量之和。这个质量差只是总质量的千分之七,但是这一点质量损失转化成了巨大的能量。一公斤氢变成氦时所释放的能量,足以使一只一百瓦的灯泡长明一百万年。像太阳那样的恒星有一个巨大的核,在那里每秒钟有六亿吨氢变成氦。巨大的核能量朝向恒星外部猛烈冲击就能阻止引力收缩。 恒星中心释放的能量作为光子辐射出来,然而光子要经过漫长的路程才能到达太阳表面并逃逸到星际空间。虽然光子的速度将近每秒钟三十万公里,太阳的半径是七十万公里,但从太阳中心发出的光子到达太阳表面的时间却不是二点三秒。那些光子得花上约一千万年才能走完这段路程。我们地球上现在收到的阳光,是八分钟前离开太阳表面的,但是它从太阳核心产生时,猿类和早已灭绝的柱牙象还在非洲行走,而非洲与欧亚大陆还未相连。 然而,“恒定”的演化历程终将结束,熊熊烈焰熄灭后,恒星将化为余烬。当所有的氢都变成了氦时,核心的火就没有足够的燃料来维持,恒星在主序阶段的平静日子就到了尽头,大动荡的时期来到了。 一旦燃料用光,热核反应的速率立即剧减,引力与辐射压之间的平衡被打破了,引力占据了上风。有着氦核和氢外壳的恒星,在自身的重力下开始收缩,压强、密度和温度都随之升高,于是恒星外层尚未动用过的氢开始燃烧,外壳开始膨胀,而核心在收缩。 在大约一亿度的高温下,恒星核心的氦原子核聚变成为碳原子核。每三个氦核聚变成一个碳核,碳核再捕获另外的氦核而形成氧核。这些新反应的速度与缓慢的氢聚变完全不同。它们像闪电一样快地突然起爆(氦闪耀),而使恒星不得不尽可能地相应调整自己的结构。经历约一百万年后,核能量的外流渐趋稳定。此后的几亿年里,恒星处于暂时的平稳,核区的氦在渐渐消耗,氢的燃烧越来越向更外层推进。但是,调整是要付出代价的,这时的恒星将膨胀得极大,以使自己的结构适应于光度的增大。它的体积将增大十亿倍。这个过程中恒星的颜色会改变,因为其外层与高温的核心区相距很远,温度就低了下来。这种状态的恒星称为红巨星。 红巨星时期的恒星表面温度相对很低,但极为明亮,因为它们的体积非常巨大。肉眼能看到的最亮的星中有许多就是红巨星,如参宿四、毕宿五、大角、心宿二等。我们的太阳在五十亿或六十亿年后也将变成一个红色“巨人”。当核心的氢耗完时,太阳就开始膨胀,那时水星将化为蒸汽,金星的大气将被吹光,地球上的海洋将沸腾。然后太阳还会继续膨胀,并将地球纳入它的势力范围。地球被烧焦的残骸会继续在巨型太阳灼热而极稀薄的大气里转圈。红巨星外层物质的密度比地球实验室里能得到的最好真空还要低得多。 在恒星大膨胀成为红巨星,热核反应速率也不可逆转地衰减之后,恒星吹出气体并收缩到地球那样大小,即几千公里直径。物质的浓缩使得星体表面温度大为升高,以至真正成为白热。小尺度和高表面温度这两个特征,使这种星得名为白矮星。 白矮星是中等质量恒星演化的终点,在银河系中随处可见。它的质量越大,半径就越小。由于没有热核反应来提供能量,白矮星在发出辐射的同时,也以同样的速率冷却。但是,白矮星本性节俭,它在形成后要经过数十亿年的冷却时间。白矮星的变暗过程是如此之慢,自一百五十亿年前宇宙创生和第一批恒星出现以来,恐怕还没有一个黑矮星形成,这里需要极大的耐心。太阳正处在其主序阶段的中点,还要经过五十亿年才到行星状星云那样的“高龄”,它将再短暂地活跃十万年,然后成为一颗白矮星并在一百亿年中缓慢地死去,最后作为一颗黑矮星而永存。 离开主序时质量超过八倍太阳的恒星能制造重原子核。在温度升到六亿开氏度时,碳保不住了,相互猛撞并聚合成氖和镁。一条“生产线”就此建立,因为每个新的热核反应都能释放更多的能量,使温度升得更高,从而导致新的转变。然而核转变并不能就无限制地继续,反应的洪流最后都朝着一个元素汇集:铁。铁是大质量恒星核心的最后灰烬。与此同时恒星还不断地膨胀其外壳以调节平衡,它会膨胀到一个异常巨大的尺度,成为红超巨星。红超巨星是宇宙中最大的恒星。如果把这样一个星放在太阳系中心,它将吞没包括远在五十亿公里外的冥王星在内的所有行星。 虽然铁核的温度在十亿度以上,却没有能量从中流出。它不足以使超巨星维持引力平衡,铁核就会被压得更紧密,使其中的电子处于简并态。当简并电子的巨大压力能暂时地支持外层的重量时,恒星活动会出现一个间歇。但是当核心里铁和简并电子的质量超过一点四个太阳质量时,电子已简并的核突然塌陷,剧烈收缩,在十分之一秒内温度猛升到五十亿度。涌出的光子带有的巨大能量将铁原子核炸开,蜕变成氦原子核。这个过程叫光致蜕变。光致蜕变使原子核破裂并吸收能量,恒星核心的平衡发生了前所未有的急剧变化,越来越不能抵挡无情的重压,温度持续上升,直到氦核本身也蜕变为其基本成分:质子、中子和电子。在高温下电子变得更不能阻挡压缩力,在零点一秒内,它们被挤压到与质子结合在一起。二者的电荷相中和,变成为中子,同时迸发出巨大的中微子流。中子的“占据体积”要小得多,两个中子之间的间隔,可以小到十的负十三次方厘米,也就是说,中子可以相互碰到。于是,中子化就伴随有一场物质的内向爆炸和密度朝着简并态的巨大增长。恒星的密度达到每立方厘米十的十四次方克,相当于在一只缝纫顶针里有一亿吨的质量。恒星核里再没有任何“真空”留下,恒星核就成了一种主要由中子组成的巨大原子核,这种远比白矮星紧密的新的物质简并态,就叫做中子星。 在某些质量远大于太阳的恒星的已简并的核心,继续发生着坍缩,但最终形成的并不是中子星,而是黑洞。 没有东西能从黑洞逃逸,包括光线在内。黑洞可从大质量恒星的死亡中产生。一颗大质量恒星坍缩后,当其引力大得无任何其他排斥力能与之相对抗时,恒星被压成了一个称为“奇点”的孤立点。有关黑洞结构的细节可用爱因斯坦解释引力使空间弯曲和时钟变慢的广义相对论来计算。奇点是黑洞的中心,在它周围引力极强。黑洞的表面通常称为视界,或叫事件地平(Event Horizon)、“静止球状黑洞的史瓦西半径”,它是那些能够和遥远事件相通的时空事件和那些因信号被强引力场捕获而不能传出去的时空事件之间的边界。在事件地平之下,逃逸速度大于光速。这是一种人类尚未得到直接观察证实的天体现象,但它已被一些著名的理论天文学家如霍金等在数学模型方面研究得相当完善
恒星的一生
我们首先来看恒星的一生: 恒星的诞生 在星际空间普遍存在着极其稀薄的物质,主要由气体和尘埃构成。它们的温度约10~100K,密度约10-24~10-23g/cm3,相当于1cm3中有1~10个氢原子。星际物质在空间的分布并不是均匀的,通常是成块地出现,形成弥漫的星云。星云里3/4质量的物质是氢,处于电中性或电离态,其余约?是氦以及极少数比氦更重的元素。在星云的某些区域还存在气态化合物分子,如氢分子、一氧化碳分子等。如果星云里包含的物质足够多,那么它在动力学上就是不稳定的。在外界扰动的影响下,星云会向内收缩并分裂成较小的团块,经过多次的分裂和收缩,逐渐在团块中心形成了致密的核。当核区的温度升高到氢核聚变反应可以进行时,一颗新恒星就诞生了。" 主序星 恒星以内部氢核聚变为主要能源的发展阶段就是恒星的主序阶段。处于主序阶段的恒星称为主序星。主序阶段是恒星的青壮年期,恒星在这一阶段停留的时间占整个寿命的90%以上。这是一个相对稳定的阶段,向外膨胀和向内收缩的两种力大致平衡,恒星基本上不收缩也不膨胀。恒星停留在主序阶段的时间随着质量的不同而相差很多。质量越大,光度越大,能量消耗也越快,停留在主序阶段的时间就越短。例如:质量等于太阳质量的15倍、5倍、1倍、0.2倍的恒星,处于主序阶段的时间分别为一千万年、七千万年、一百亿年和一万亿年。 目前的太阳也是一颗主序星。太阳现在的年龄为46亿多年,它的主序阶段已过去了约一半的时间,还要50亿年才会转到另一个演化阶段。与其他恒星相比,太阳的质量、温度和光度都大概居中,是一颗相当典型的主序星。主序星的很多性质可以从研究太阳得出,恒星研究的某些结果也可以用来了解太阳的某些性质。 红巨星与红超巨星 当恒星中心区的氢消耗殆尽形成由氦构成的核球之后,氢聚变的热核反应就无法在中心区继续。这时引力重压没有辐射压来平衡,星体中心区就要被压缩,温度会急剧上升。中心氦核球温度升高后使紧贴它的那一层氢氦混合气体受热达到引发氢聚变的温度,热核反应重新开始。如此氦球逐渐增大,氢燃烧层也跟着向外扩展,使星体外层物质受热膨胀起来向红巨星或红超巨星转化。转化期间,氢燃烧层产生的能量可能比主序星时期还要多,但星体表面温度不仅不升高反而会下降。其原因在于:外层膨胀后受到的内聚引力减小,即使温度降低,其膨胀压力仍然可抗衡或超过引力,此时星体半径和表面积增大的程度超过产能率的增长,因此总光度虽可能增长,表面温度却会下降。质量高于4倍太阳质量的大恒星在氦核外重新引发氢聚变时,核外放出来的能量未明显增加,但半径却增大了好多倍,因此表面温度由几万开降到三、四千开,成为红超巨星。质量低于4倍太阳质量的中小恒星进入红巨星阶段时表面温度下降,光度却急剧增加,这是因为它们外层膨胀所耗费的能量较少而产能较多。 预计太阳在红巨星阶段将大约停留10亿年时间,光度将升高到今天的好几十倍。到那时侯,地面的温度将升高到今天的两三倍,北温带夏季最高温度将接近100℃。 大质量恒星的死亡 大质量恒星经过一系列核反应后,形成重元素在内、轻元素在外的洋葱状结构,其核心主要由铁核构成。此后的核反应无法提供恒星的能源,铁核开始向内坍塌,而外层星体则被炸裂向外抛射。爆发时光度可能突增到太阳光度的上百亿倍,甚至达到整个银河系的总光度,这种爆发叫做超新星爆发。超新星爆发后,恒星的外层解体为向外膨胀的星云,中心遗留一颗高密天体。 金牛座里著名的蟹状星云就是公元1054年超新星爆发的遗迹。超新星爆发的时间虽短不及1秒,瞬时温度却高达万亿K,其影响更是巨大。超新星爆发对于星际物质的化学成分有关键影响,这些物质又是建造下一代恒星的原材料。 超新星爆发时,爆发与坍塌同时进行,坍塌作用使核心处的物质压缩得更为密实。理论分析证明,电子简并态不足以抗住大坍塌和大爆炸的异常高压,处在这么巨大压力下的物质,电子都被挤压到与质子结合成为中子简并态,密度达到10亿吨/立方厘米。由这种物质构成的天体叫做中子星。一颗与太阳质量相同的中子星半径只有大约10千米。 从理论上推算,中子星也有质量上限,最大不能超过大约3倍太阳质量。如果在超新星爆发后核心剩余物质还超过大约3倍太阳质量,中子简并态也抗不住所受的压力,只能继续坍缩下去。最后这团物质收缩到很小的时候,在它附近的引力就大到足以使运动最快的光子也无法摆脱它的束缚。因为光速是现知任何物质运动速度的极限,连光子都无法摆脱的天体必然能束缚住任何物质,所以这个天体不可能向外界发出任何信息,而且外界对它探测所用的任何媒介包括光子在内,一贴近它就不可避免地被它吸进去。它本身不发光并吞下包括辐射在内的一切物质,就象一个漆黑的无底洞,所以这种特殊的天体就被称为黑洞。黑洞有很多奇特的性质,对黑洞的研究在当代天文学及物理学中有重大的意义。 科学家发现,在木星和土星的表面散放出来的能量比它们所吸收的能量要多,这就意味着木星和土星也可以发光,只是它们发出的是远红外线而不是可见光而已。 当然还需自己了解,如想知道得更详细的话请你看一下有关书籍!采纳我吧!^_^^_^
恒星的一生
恒星的演化 当星际物质凝聚成恒星后,恒星的演化就决定于其内部的核反应过程,在稳定状态下,恒星向内的万有引力和向外的运动压力及辐射压达到平衡。但在某些情况下,这个平衡条件会受到破坏,在不同演化阶段的恒星有不同的观测表现。恒星的演化过程 1.恒星的形成 在宇宙发展到一定时期,宇宙中充满均匀的中性原子气体云,大体积气体云由于自身引力而不稳定造成塌缩。这样恒星便进入形成阶段。在塌缩开始阶段,气体云内部压力很微小,物质在自引力作用下加速向中心坠落。当物质的线度收缩了几个数量级后,情况就不同了,一方面,气体的密度有了剧烈的增加,另一方面,由于失去的引力位能部分的转化成热能,气体温度也有了很大的增加,气体的压力正比于它的密度与温度的乘积,因而在塌缩过程中,压力增长更快,这样,在气体内部很快形成一个足以与自引力相抗衡的压力场,这压力场最后制止引力塌缩,从而建立起一个新的力学平衡位形,称之为星坏。 星坯的力学平衡是靠内部压力梯度与自引力相抗衡造成的,而压力梯度的存在却依赖于内部温度的不均匀性(即星坯中心的温度要高于外围的温度),因此在热学上,这是一个不平衡的系统,热量将从中心逐渐地向外流出。这一热学上趋向平衡的自然倾向对力学起着削弱的作用。于是星坯必须缓慢的收缩,以其引力位能的降低来升高温度,从而来恢复力学平衡;同时也是以引力位能的降低,来提供星坯辐射所需的能量。这就是星坯演化的主要物理机制。 下面我们利用经典引力理论大致的讨论这一过程。考虑密度为 ρ、温度为T、半径为r的球状气云系统,气体热运动能量: ET= RT= T (1) 将气体看成单原子理想气体,μ为摩尔质量,R为气体普适常数 为了得到气云球的的引力能Eg,想象经球的质量一点点移到无穷远,将球全部移走场力作的功就等于-Eg。当球质量为m,半径为r时,从表面移走dm过程中场力做功: dW=- =-G( )1/3m2/3dm (2) 所以:-Eg=- ( )1/3m2/3dm= G( M5/3 于是: Eg=- (2), 气体云的总能量: E=ET+EG (3) 热运动使气体分布均匀,引力使气体集中。现在两者共同作用。当E>0时热运动为主,气云是稳定的,小的扰动不会影响气云平衡;当E<0时,引力为主,小的密度扰动产生对均匀的偏离,密度大处引力增大,使偏离加强而破坏平衡,气体开始塌缩。由E≤0得到产生收缩的临界半径 : (4) 相应的气体云的临界质量为: (5) 原始气云密度小,临界质量很大。所以很少有恒星单独产生,大部分是一群恒星一起产生成为星团。球形星团可以包含105→107个恒星,可以认为是同时产生的。 我们已知:太阳质量:MΘ=2×1033,半径R=7×1010,我们带入(2)可得出太阳收缩到今天这个状态以释放的引力能 太阳的总光度L=4×1033erg.s-1如果这个辐射光度靠引力为能源来维持,那么持续的时间是: 很多证明表明,太阳稳定的保持着今天的状态已有5×109年了,因此,星坯阶段只能是太阳形成像今天这样的稳定状态之前的一个短暂过渡阶段。这样提出新问题,星坯引力收缩是如何停止的?此后太阳辐射又是以什么为能源? 2.2主序星阶段在收缩过程中密度增加,我们知道ρ∝r-3,由式(4),rc∝r3/2,所以rc比 r减小的更快,收缩气云的一部分又达到新条件下的临界,小扰动可以造成新的局部塌缩。如此下去在一定的条件下,大块气云收缩为一个凝聚体成为原恒星,原恒星吸附周围气云后继续收缩,表面温度不变,中心温度不断升高,引起温度、密度和气体成分的各种核反应。产生热能使气温升的极高,气体压力抵抗引力使原恒星稳定下来成为恒星,恒星的演化是从主序星开始的。 恒星的成份大部分是H和He,当温度达到104K以上,即粒子的平均热动能达1eV以上,氢原子通过热碰撞就充分的电离了(氢的电离能是13.6eV),在温度进一步升高后,等离子气体中氢核与氢核的碰撞就可能引起核反应。对纯氢的高温气体,最有效的核反应系列是所谓的P-P链:其中主要是2D(p,γ)3He反应。D含量只有氢的10-4左右,很快就燃完了。如果开始时D比3He含量多,则反应生成的3H可能就是恒星早期3He的主要来源,由于对流到达恒星表面的这种3He,有可能还保留到现在。 Li,Be,B等轻核和D一样结合能很低,含量只是H 的2×10-9K左右,当中心温度超过3×106K就开始燃烧,引起(p,α)和(p,α)反应,很快成为3He和4He。 中心温度达到107K,密度达到 105kg/m3左右时,产生的氢转化为He的41H→4He过程。这主要是p-p和CNO循环。同时含有1H和4He是发生p-p链反应,有以下三个分支组成: p-p1(只有1H) p-p2(同时有1H、4He) p-p3 或假设1H 和4He的重量比相等。随温度升高,反应从p-p1逐渐过渡到p-p3,而当T>1.5×107K时,恒星中燃烧H的过程就可过渡到以CNO循环为主了。 当恒星内混杂有重元素C和N时,他们能作为触媒使1H变为4He,这就是CNO循环,CNO循环有两个分支: 或总反应率取决于最慢的14N(p,γ)15O、15N的(p,α)和(p,γ)反应分支比约为2500:1。这个比值几乎与温度无关,所以在2500次CNO循环中有一次是CNO-2。 在p-p链和CNO循环过程中,净效果是H燃烧生成He: 在释放出的26.7MeV能量中,大部分消耗给恒星加热和发光,成为恒星的主要来源。 前面我们提到恒星的演化是从主星序开始的,那么什么是主星序呢?等H稳定地燃烧为He时,恒星就成了主序星。人们发现有百分之八十至九十的恒星都是主序星,他们共同特征是核心区都有氢正在燃烧,他们的光度、半径和表面温度都有所不同,后来证明:主序星的定量上差别主要是质量不同,其次是他们的年龄和化学成份,太阳这段历程约千万年。 观察到的主序星的最小质量大约为0.1M⊙ 。模型计算表明,当质量小于0.08M⊙时,星体的收缩将达不到氢的点火温度,从而形不成主序星,这说明对于主序星它有一个质量下限。观察到的主序星的最大质量大约是几十个太阳质量。理论上讲,质量太大的恒星辐射很强,内部的能量过程很剧烈,因此结构也越不稳定。但是理论上没有一个质量的绝对上限。 当对某一星团作统计分析时,人们却发现主序星有一个上限,这说明什么?我们知道,主序星的光度是质量的函数,这函数可分段的用幂式表示 :L∝Mν 其中υ不是一个常数,它的值大概在3.5到4.5之间。M大反映主序星中可供燃烧的质量多,而L大反映燃烧的快,因此主序星的寿命可近似用M与L的商标来标志:T∝M-(ν-1) 即主序星寿命随质量增大而按幂律减小,如果整个星团已存在的年龄为T,那就可以由T与M的关系式求出一个截止质量MT。质量大于MT的主序星已结束核心的H燃烧阶段而不是主序星了,这就是观察到由大量同年龄星组成的星团有上限的原因。 现在我们就讨论观测到的恒星中大部分是主序星的原因,表1根据一25M⊙的恒燃烧阶段 点火温度(K) 中心温度(g.cm-3) 持续时间(yr) H 4×107 4 7×106 He 2×108 6×102 5×105 C 7×108 6×105 5×102 Ne 1.5×109 4×106 1 O 2×109 1×107 5×10-2 Si 3.5×109 1×108 3×10-3 燃烧阶段的总寿命 7.5×106 星演化模型,列出了各种元素的点火温度及燃烧所持续的时间。从表上看出,原子序数大的和有更高的点火温度,Z大的核不仅难于点火,点火后燃烧也更剧烈,因此燃烧持续的的时间也就更短。这颗25M⊙的 表1 25M⊙恒星演化模型,模型星的燃烧阶段的总寿命为7.5×106年,而其中百分之九十以上的时间是氢燃烧阶段,即主星序阶段。从统计角度讲,这表明找到一颗处于主星序阶段的恒星几率要大。这正是观察到的恒星大多数为主序星的基本原因。 2.3主序后的演化由于恒星形成是它的主要成份是氢,而氢的点火温度又比其他元素都低,所以恒星演化的第一阶段总是氢的燃烧阶段,即主序阶段。在主序阶段,恒星内部维持着稳衡的压力分布和表面温度分布,所以在整个漫长的阶段,它的光度和表面温度都只有很小的变化 。下面我们讨论,当星核区的氢燃烧完毕后,恒星有将怎么进一步演化? 恒星在燃烧尽星核区的氢之后,就熄火,这时核心区主要是氢,他是燃烧的产物外围区的物质主要是未经燃烧的氢,核心熄火后恒星失去了辐射的能源,它便要引力收缩是一个起关键作用的因素。一个核燃烧阶段的结束,表明恒星内各处温度都已低于在该处引起点火所需要的温度,引力收缩将使恒星内各处的温度升高,这实际上是寻找下一次核点火所需要的温度,引力收缩将使恒星内各处的温度全面的升高,主序后的引力收缩首先点着的不是核心区的氦(它的点火温度高的太多),而是核心与外围之间的氢壳,氢壳点火后,核心区处于高温状态,而仍没核能源,他将继续收缩。这时,由于核心区释放的引力位能和燃烧中的氢所释放的核能,都需要通过外围不燃烧的氢层必须剧烈地膨胀,即让介质辐射变得更透明。而氢层膨胀又使恒星的表面温度降低了,所以这是一个光度增加、半径增加、而表面变冷的过程,这个过程是恒星从主星序向红巨星过渡,过程进行到一定程度,氢区中心的温度将达到氢点火的温度,于是又过渡到一个新阶段--氦燃烧阶段。 在恒星中心发生氦点火前,引力收缩以使它的密度达到了103g.cm-3的量级,这时气体的压力对温度的依赖很弱,那么核反应释放的能量将使温度升高,而温度升高反过来又加剧核反应速率,于是一旦点火,很快就会燃烧的十分剧烈,以至于爆炸,这种方式的点火称为"闪?quot;,因此在现象上会看到恒星光度突然上升到很大,后来又降的很低。 另一方面,当引力收缩时它的密度达不到103g.cm-3量级,此时气体的压力正比与温度,点火温度升高导致压力升高,核燃烧区就会有所膨胀,而膨胀导致温度降低,因此燃烧就能稳定的进行,所以这两种点火情况对演化进程的影响是不同的。 恒星在发生"氦闪光"之后又怎么演变呢?闪光使大量能量的释放很可能把恒星外层的氢气都吹走,剩下的是氦的核心区。氦核心区因膨胀而减小了密度,以后氦就有可能在其中正常的燃烧了。氦燃烧的产物是碳,在氦熄火后恒星将有一个碳核心区氦外壳,由于剩下的质量太小引力收缩已不能达到碳的点火温度,于是他就结束了以氦燃烧的演化,而走向热死亡。 由于引力塌缩与质量有关,所以质量不同的恒星在演化上是有差别的。 M<0.08M⊙的恒星:氢不能点火,它将没有氦燃烧阶段而直接走向死亡。 0.08<M<0.35M⊙的恒星:氢能点火,氢熄火后,氢核心区将达不到点火温度,从而结束核燃烧阶段。 0.35<M<2.25M⊙的恒星:它的主要特征是氦会点火而出现"氦闪光"。 2.25<M<4M⊙ 的恒星:氢熄火后氢能正常地燃烧,但熄火后,碳将达不到点火温度。这里的反应有: 在He反应初期,温度达到108K量级时,CNO循环产生的13C,17O能和4He发生新的(α,n)反应,形成16O和20Ne,在He反应进行了很长时间后,20Ne(p,γ) 21Na(β+,ν) 21Na中的21Na以及14N吸收两个4He形成的22Ne能发生(α,n)反应形成24Mg和25Mg等,这些反应作为能源并不重要,但发出的中子可进一步发生中子核反应。 4<M<8→10M⊙的恒星,这是一个情况不清楚的范围,或许碳不能点火,或许出现"碳闪光",或许能正常地燃烧,因为这是最后的中心温度已较高,一些较敏感的因素,如:中微子的能量损失把情况弄得模糊了。 He反应结束后,当中心温度达到109K时,开始发生C,O,Ne 燃烧反应,这主要是C-C反应,O-O反应,以及20Ne的γ,α反应: 8→10M⊙<M的恒星:氢、氦、碳、氧、氖、硅都能逐级正常燃烧。最后在中心形成一个不能在释放能量的核心区,核心区外面是各种能燃烧而未烧尽的氢元素壳层。核燃烧阶段结束时,整个恒星呈现由内至外分层(Fe,Si,Mg,Ne,O,C,He,H)结构。 2.4恒星的终局 现在我们已经知道,对质量小于8→10M⊙的恒星,它会因不能到达下一级和点火温度而结束它的核燃烧阶段;对于质量更大的恒星,它将在核心区耗尽燃料之后结束它的核燃烧阶段,在这以后,恒星的最终归宿是什么? 一旦停止了核燃烧,恒星必定要发生引力收缩,这是因为恒星内部维持力学平衡的压力是与它的温度相联系的。因此,如果恒星在一?quot;最终"的平衡位形,它必须是一个"冷的"平衡位形,即它的压力与它的温度无关。 主序星核心H耗尽后,离开主序是阶段开始了它最后的历程。结局主要取决于质量。对于质量很小的星体由于质量小,物体内部的自引力并不重要,固体内部的平衡是正负离子间的净库仑引力于电子间的压力来达到平衡的。 当星体质量在大些,直到自引力不可忽略时,这时自引力加大了内部的密度和压力,压力的加大是物质发生压力电离,从而逐渐是固体的电约束瓦解,而过渡为等离子气体。加大质量,即加大密度,此时压力于温度无关,从而达到一种"冷的"平衡位形,等离子体内电子的动能一大足以在物质内部引起β衰变: 这里p是原子核中的质子,这样的反应大致在密度达到108 g.cm-3的时候,它将逐渐地是负离子体中的原子核变为富中子核,原子核中出现过多的中子,导致核结构松散,当密度超过4×1011g.cm-3是中子开始从原子核中分力出来,成为自由中子,自引力于中子间压力达到平衡。如果当质量变大使中子气体间压力已不能抵御物质自引力,而形成黑洞,但由于大多数恒星演化后阶段使得质量小于它的初始质量,例如恒星风,"氦闪光",超新星爆发等,它们会是恒星丢失一个很大的百分比质量,因此,恒星的终局并不是可以凭它的初始质量来判断的,它实际上取决于演化的进程。那么我们可以得出这样的结论。8→10M⊙以下的恒星最终间抛掉它的一部分或大部分质量而变成一个白矮星。8→10M⊙以上的恒星最终将通过星核的引力塌缩而变成中子星或黑洞。 3.结尾 现在观测到的恒星质量范围为0.1→60M⊙质量小于0.08M⊙的天体不能达到点火温度。因此,不发光,不能成为恒星。质量大于60M⊙的天体中心温度过高而不稳定,至今尚未发现。 通过讨论我们大体可以了解到恒星的演化进程,主要经历:气体云→塌缩阶段→主序星阶段→主序后阶段→终局阶段。这对我们进一步了解恒星的演化有很重要的意义。 在地球上遥望夜空,宇宙是恒星的世界。 恒星在宇宙中的分布是不均匀的。从诞生的那天起,它们就聚集成群,交映成辉,组成双星、星团、星系…… 恒星是在熊熊燃烧着的星球。一般来说,恒星的体积和质量都比较大。只是由于距离地球太遥远的缘故,星光才显得那么微弱。 古代的天文学家认为恒星在星空的位置是固定的,所以给它起名“恒星”,意思是“永恒不变的星”。可是我们今天知道它们在不停地高速运动着,比如太阳就带着整个太阳系在绕银河系的中心运动。但别的恒星离我们实在太远了,以至我们难以觉察到它们位置的变动。 恒星发光的能力有强有弱。天文学上用“光度”来表示它。所谓“光度”,就是指从恒星表面以光的形式辐射出的功率。恒星表面的温度也有高有低。一般说来,恒星表面的温度越低,它的光越偏红;温度越高,光则越偏蓝。而表面温度越高,表面积越大,光度就越大。从恒星的颜色和光度,科学家能提取出许多有用信息来。 历史上,天文学家赫茨普龙和哲学家罗素首先提出恒星分类与颜色和光度间的关系,建立了被称为“赫-罗图的”恒星演化关系,揭示了恒星演化的秘密。“赫-罗图”中,从左上方的高温和强光度区到右下的低温和弱光区是一个狭窄的恒星密集区,我们的太阳也在其中;这一序列被称为主星序,90%以上的恒星都集中于主星序内。在主星序区之上是巨星和超巨星区;左下为白矮星区。 恒星诞生于太空中的星际尘埃(科学家形象地称之为“星云”或者“星际云”)。 恒星的“青年时代”是一生中最长的黄金阶段——主星序阶段,这一阶段占据了它整个寿命的90%。在这段时间,恒星以几乎不变的恒定光度发光发热,照亮周围的宇宙空间。 在此以后,恒星将变得动荡不安,变成一颗红巨星;然后,红巨星将在爆发中完成它的全部使命,把自己的大部分物质抛射回太空中,留下的残骸,也许是白矮星,也许是中子星,甚至黑洞…… 就这样,恒星来之于星云,又归之于星云,走完它辉煌的一生。 绚丽的繁星,将永远是夜空中最美丽的一道景致。
恒星的一生要经过那些阶段,会发生什么变化
我们首先来看恒星的一生: 恒星的诞生 在星际空间普遍存在着极其稀薄的物质,主要由气体和尘埃构成。它们的温度约10~100K,密度约10-24~10-23g/cm3,相当于1cm3中有1~10个氢原子。星际物质在空间的分布并不是均匀的,通常是成块地出现,形成弥漫的星云。星云里3/4质量的物质是氢,处于电中性或电离态,其余约?是氦以及极少数比氦更重的元素。在星云的某些区域还存在气态化合物分子,如氢分子、一氧化碳分子等。如果星云里包含的物质足够多,那么它在动力学上就是不稳定的。在外界扰动的影响下,星云会向内收缩并分裂成较小的团块,经过多次的分裂和收缩,逐渐在团块中心形成了致密的核。当核区的温度升高到氢核聚变反应可以进行时,一颗新恒星就诞生了。" 主序星 恒星以内部氢核聚变为主要能源的发展阶段就是恒星的主序阶段。处于主序阶段的恒星称为主序星。主序阶段是恒星的青壮年期,恒星在这一阶段停留的时间占整个寿命的90%以上。这是一个相对稳定的阶段,向外膨胀和向内收缩的两种力大致平衡,恒星基本上不收缩也不膨胀。恒星停留在主序阶段的时间随着质量的不同而相差很多。质量越大,光度越大,能量消耗也越快,停留在主序阶段的时间就越短。例如:质量等于太阳质量的15倍、5倍、1倍、0.2倍的恒星,处于主序阶段的时间分别为一千万年、七千万年、一百亿年和一万亿年。 目前的太阳也是一颗主序星。太阳现在的年龄为46亿多年,它的主序阶段已过去了约一半的时间,还要50亿年才会转到另一个演化阶段。与其他恒星相比,太阳的质量、温度和光度都大概居中,是一颗相当典型的主序星。主序星的很多性质可以从研究太阳得出,恒星研究的某些结果也可以用来了解太阳的某些性质。 红巨星与红超巨星 当恒星中心区的氢消耗殆尽形成由氦构成的核球之后,氢聚变的热核反应就无法在中心区继续。这时引力重压没有辐射压来平衡,星体中心区就要被压缩,温度会急剧上升。中心氦核球温度升高后使紧贴它的那一层氢氦混合气体受热达到引发氢聚变的温度,热核反应重新开始。如此氦球逐渐增大,氢燃烧层也跟着向外扩展,使星体外层物质受热膨胀起来向红巨星或红超巨星转化。转化期间,氢燃烧层产生的能量可能比主序星时期还要多,但星体表面温度不仅不升高反而会下降。其原因在于:外层膨胀后受到的内聚引力减小,即使温度降低,其膨胀压力仍然可抗衡或超过引力,此时星体半径和表面积增大的程度超过产能率的增长,因此总光度虽可能增长,表面温度却会下降。质量高于4倍太阳质量的大恒星在氦核外重新引发氢聚变时,核外放出来的能量未明显增加,但半径却增大了好多倍,因此表面温度由几万开降到三、四千开,成为红超巨星。质量低于4倍太阳质量的中小恒星进入红巨星阶段时表面温度下降,光度却急剧增加,这是因为它们外层膨胀所耗费的能量较少而产能较多。 预计太阳在红巨星阶段将大约停留10亿年时间,光度将升高到今天的好几十倍。到那时侯,地面的温度将升高到今天的两三倍,北温带夏季最高温度将接近100℃。 大质量恒星的死亡 大质量恒星经过一系列核反应后,形成重元素在内、轻元素在外的洋葱状结构,其核心主要由铁核构成。此后的核反应无法提供恒星的能源,铁核开始向内坍塌,而外层星体则被炸裂向外抛射。爆发时光度可能突增到太阳光度的上百亿倍,甚至达到整个银河系的总光度,这种爆发叫做超新星爆发。超新星爆发后,恒星的外层解体为向外膨胀的星云,中心遗留一颗高密天体。 金牛座里著名的蟹状星云就是公元1054年超新星爆发的遗迹。超新星爆发的时间虽短不及1秒,瞬时温度却高达万亿K,其影响更是巨大。超新星爆发对于星际物质的化学成分有关键影响,这些物质又是建造下一代恒星的原材料。 超新星爆发时,爆发与坍塌同时进行,坍塌作用使核心处的物质压缩得更为密实。理论分析证明,电子简并态不足以抗住大坍塌和大爆炸的异常高压,处在这么巨大压力下的物质,电子都被挤压到与质子结合成为中子简并态,密度达到10亿吨/立方厘米。由这种物质构成的天体叫做中子星。一颗与太阳质量相同的中子星半径只有大约10千米。 从理论上推算,中子星也有质量上限,最大不能超过大约3倍太阳质量。如果在超新星爆发后核心剩余物质还超过大约3倍太阳质量,中子简并态也抗不住所受的压力,只能继续坍缩下去。最后这团物质收缩到很小的时候,在它附近的引力就大到足以使运动最快的光子也无法摆脱它的束缚。因为光速是现知任何物质运动速度的极限,连光子都无法摆脱的天体必然能束缚住任何物质,所以这个天体不可能向外界发出任何信息,而且外界对它探测所用的任何媒介包括光子在内,一贴近它就不可避免地被它吸进去。它本身不发光并吞下包括辐射在内的一切物质,就象一个漆黑的无底洞,所以这种特殊的天体就被称为黑洞。黑洞有很多奇特的性质,对黑洞的研究在当代天文学及物理学中有重大的意义。 科学家发现,在木星和土星的表面散放出来的能量比它们所吸收的能量要多,这就意味着木星和土星也可以发光,只是它们发出的是远红外线而不是可见光而已。
恒星的一生要经历哪几个阶段?
不同的恒星,会有不同但是总体大致相似的一生:1、形成阶段:恒星在一片混沌的星云中由星云气体和尘埃汇集而成,星云的中间部分逐渐凝结在了一起形成了一颗星体(这颗星体叫做原恒星),而外部星云则开始形成一个圆环,围绕着中心星体旋转。而这些外围星云,则是后面形成诸行星和其它星体的材料。2、幼年阶段:当恒星的质量因为星云中的气体、尘埃不停聚集而变大,最终导致内部温度达到了足够发生核反应时,这颗星体就被“点燃”,开始了全星体范围的核聚变反应,一颗恒星就此诞生了。恒星在幼年阶段亮度较暗,但是却可以放射出比中年期更为强大的恒星风。3、中年期(主序星期):这时候恒星稳定“燃烧”,主要发生氢元素的核聚变反应,它的光、热和引力稳定而深远地影响着它所统治的星系。4、晚年期:这时候的恒星内部氢元素消耗殆尽,接着恒星的氢元素聚变产生的热膨胀力以及辐射能不能够和恒星本身的万有引力相抗衡,接着恒星坍缩,当坍缩的恒星达到了氦元素聚变的温度时,氦元素开始聚变,氦元素聚变可以释放出比氢元素聚变还要巨大的能量,使得恒星极不稳定。如果是中小型行星(除了棕矮星和小型红矮星),则有: 氦元素聚变产生的热膨胀力和辐射能大于恒星本身的万有引力,这使得恒星变得很大很大,体积要大上几百倍甚至几千倍,亮度也因为聚变能量更大的氦聚变而变得亮很多。这个阶段叫做恒星的红巨星阶段。由于恒星的质量有限,恒星不能再进行坍缩,热量无法再次集中,所以氦元素只聚变为了碳元素,没有引发下一步聚变。恒星得以保持上亿年甚至更久的红巨星阶段。 如果是大行星或者是巨行星,则有: 氦元素聚变为碳元素,而其聚变产生的热膨胀力和辐射能不足以和恒星巨大的万有引力相抗衡,恒星并没有膨胀为红巨星,而是开始了碳元素的核聚变反应,而碳元素和核聚变反应放出的能量更为巨大,恒星的体积变大,光度变大几百倍甚至几千倍,颜色变成白色甚至是蓝白色,这个阶段叫做超新星阶段。这个阶段的恒星像硝化甘油炸弹一样极度不稳定,很有可能下一秒钟就发生超新星爆发。5、终结时刻:不同的恒星,有不同的“死法”。先说说中小恒星:中小恒星在氦聚变中膨胀为红巨星,最后由于氦元素反应殆尽,而聚变产生的碳元素无法再次聚变,恒星最后会很安静地坍缩,内核坍缩为体积很小,密度很大的白矮星,外部结构则像烟云一样散开,变成了曾经构成过恒星的星云。而中小恒星的“尸体”白矮星在几百万年的时间中将逐渐散去光和热,最后变成一颗又冷又黑的黑矮星。另外要提到的是棕矮星不会变成红巨星,质量不超过太阳质量0.4倍的红矮星也是不会变成红巨星的,因为即使它们的氢元素耗尽,他们也没有足够的引力来坍缩星体凝聚热量来达成氦聚变的。而我们再说说大型恒星和巨型恒星的“暴死”:超新星阶段的恒星,碳元素的核聚变非常快,放出的能量也非常大,但是依然不足以令恒星严重膨胀,这导致恒星的温度继续升高,碳元素聚变产生的硅元素再次发生核聚变,产生更高的能量,而这个疯狂的轮回会越来越快,越来越剧烈,直到稳定的铁元素的产生。而此时恒星内部的热膨胀力和辐射能已经可以突破恒星巨大的万有引力的束缚了,这时候的恒星则会“hold不住”了,像气球充多了气一样炸开————超新星爆发甚至是极超新星爆发了!超新星爆发是宇宙中已知的最暴虐的天文现象,它产生了极强的光辐射、热辐射、爆炸冲击波、电磁辐射甚至是伽马射线暴,甚至有些巨行星发生的极超新星爆发能够把半径上百光年的地方通通炸平,爆炸威力波及上千光年半径的宇宙空间(著名的天鹰座“创世之柱”就被一千年前的一次超新星爆发的冲击波中被吹散)接着,超新星的内核坍缩,变成致密程度达到你想象不到的东西——中子星或者黑洞,即大型恒星的“尸体”。而超新星爆发时比铁元素更重的元素在超新星爆发中由新聚变形成。所以说,我们的太阳系至少经过一次极超新星爆发的轮回才形成。这里附带说一说恒星的寿命:恒星越大,燃料消耗就越快,寿命就越短。比如说天津四,寿命只有数百万年,而小恒星比如说比邻星,它的燃料消耗很慢,寿命达数百亿年,等我们的太阳“死了”,它依然处于青年期。这是我黏贴自己的纯手打百科回答
恒星的一生?
我们首先来看恒星的一生: 恒星的诞生 在星际空间普遍存在着极其稀薄的物质,主要由气体和尘埃构成。它们的温度约10~100K,密度约10-24~10-23g/cm3,相当于1cm3中有1~10个氢原子。星际物质在空间的分布并不是均匀的,通常是成块地出现,形成弥漫的星云。星云里3/4质量的物质是氢,处于电中性或电离态,其余约?是氦以及极少数比氦更重的元素。在星云的某些区域还存在气态化合物分子,如氢分子、一氧化碳分子等。如果星云里包含的物质足够多,那么它在动力学上就是不稳定的。在外界扰动的影响下,星云会向内收缩并分裂成较小的团块,经过多次的分裂和收缩,逐渐在团块中心形成了致密的核。当核区的温度升高到氢核聚变反应可以进行时,一颗新恒星就诞生了。" 主序星 恒星以内部氢核聚变为主要能源的发展阶段就是恒星的主序阶段。处于主序阶段的恒星称为主序星。主序阶段是恒星的青壮年期,恒星在这一阶段停留的时间占整个寿命的90%以上。这是一个相对稳定的阶段,向外膨胀和向内收缩的两种力大致平衡,恒星基本上不收缩也不膨胀。恒星停留在主序阶段的时间随着质量的不同而相差很多。质量越大,光度越大,能量消耗也越快,停留在主序阶段的时间就越短。例如:质量等于太阳质量的15倍、5倍、1倍、0.2倍的恒星,处于主序阶段的时间分别为一千万年、七千万年、一百亿年和一万亿年。 目前的太阳也是一颗主序星。太阳现在的年龄为46亿多年,它的主序阶段已过去了约一半的时间,还要50亿年才会转到另一个演化阶段。与其他恒星相比,太阳的质量、温度和光度都大概居中,是一颗相当典型的主序星。主序星的很多性质可以从研究太阳得出,恒星研究的某些结果也可以用来了解太阳的某些性质。 红巨星与红超巨星 当恒星中心区的氢消耗殆尽形成由氦构成的核球之后,氢聚变的热核反应就无法在中心区继续。这时引力重压没有辐射压来平衡,星体中心区就要被压缩,温度会急剧上升。中心氦核球温度升高后使紧贴它的那一层氢氦混合气体受热达到引发氢聚变的温度,热核反应重新开始。如此氦球逐渐增大,氢燃烧层也跟着向外扩展,使星体外层物质受热膨胀起来向红巨星或红超巨星转化。转化期间,氢燃烧层产生的能量可能比主序星时期还要多,但星体表面温度不仅不升高反而会下降。其原因在于:外层膨胀后受到的内聚引力减小,即使温度降低,其膨胀压力仍然可抗衡或超过引力,此时星体半径和表面积增大的程度超过产能率的增长,因此总光度虽可能增长,表面温度却会下降。质量高于4倍太阳质量的大恒星在氦核外重新引发氢聚变时,核外放出来的能量未明显增加,但半径却增大了好多倍,因此表面温度由几万开降到三、四千开,成为红超巨星。质量低于4倍太阳质量的中小恒星进入红巨星阶段时表面温度下降,光度却急剧增加,这是因为它们外层膨胀所耗费的能量较少而产能较多。 预计太阳在红巨星阶段将大约停留10亿年时间,光度将升高到今天的好几十倍。到那时侯,地面的温度将升高到今天的两三倍,北温带夏季最高温度将接近100℃。 大质量恒星的死亡 大质量恒星经过一系列核反应后,形成重元素在内、轻元素在外的洋葱状结构,其核心主要由铁核构成。此后的核反应无法提供恒星的能源,铁核开始向内坍塌,而外层星体则被炸裂向外抛射。爆发时光度可能突增到太阳光度的上百亿倍,甚至达到整个银河系的总光度,这种爆发叫做超新星爆发。超新星爆发后,恒星的外层解体为向外膨胀的星云,中心遗留一颗高密天体。 金牛座里著名的蟹状星云就是公元1054年超新星爆发的遗迹。超新星爆发的时间虽短不及1秒,瞬时温度却高达万亿K,其影响更是巨大。超新星爆发对于星际物质的化学成分有关键影响,这些物质又是建造下一代恒星的原材料。 超新星爆发时,爆发与坍塌同时进行,坍塌作用使核心处的物质压缩得更为密实。理论分析证明,电子简并态不足以抗住大坍塌和大爆炸的异常高压,处在这么巨大压力下的物质,电子都被挤压到与质子结合成为中子简并态,密度达到10亿吨/立方厘米。由这种物质构成的天体叫做中子星。一颗与太阳质量相同的中子星半径只有大约10千米。 从理论上推算,中子星也有质量上限,最大不能超过大约3倍太阳质量。如果在超新星爆发后核心剩余物质还超过大约3倍太阳质量,中子简并态也抗不住所受的压力,只能继续坍缩下去。最后这团物质收缩到很小的时候,在它附近的引力就大到足以使运动最快的光子也无法摆脱它的束缚。因为光速是现知任何物质运动速度的极限,连光子都无法摆脱的天体必然能束缚住任何物质,所以这个天体不可能向外界发出任何信息,而且外界对它探测所用的任何媒介包括光子在内,一贴近它就不可避免地被它吸进去。它本身不发光并吞下包括辐射在内的一切物质,就象一个漆黑的无底洞,所以这种特殊的天体就被称为黑洞。黑洞有很多奇特的性质,对黑洞的研究在当代天文学及物理学中有重大的意义。 科学家发现,在木星和土星的表面散放出来的能量比它们所吸收的能量要多,这就意味着木星和土星也可以发光,只是它们发出的是远红外线而不是可见光而已。 当然还需自己了解,如想知道得更详细的话请你看一下有关书籍!采纳我吧!^_^^_^
恒星的一生是怎样演化的?
恒星的演化大体可分为如下阶段:一、主序是以前的阶段--恒星处于幼年时代。二、主序是星阶段--恒星处于壮年期。三、红巨星阶段--恒星处于中年期。四、白矮星阶段--恒星处于老年期。大多数恒星的一生,大体是这样度过的。 我们首先来看恒星的一生: 恒星的诞生 在星际空间普遍存在着极其稀薄的物质,主要由气体和尘埃构成。它们的温度约10~100K,密度约10-24~10-23g/cm3,相当于1cm3中有1~10个氢原子。星际物质在空间的分布并不是均匀的,通常是成块地出现,形成弥漫的星云。星云里3/4质量的物质是氢,处于电中性或电离态,其余约?是氦以及极少数比氦更重的元素。在星云的某些区域还存在气态化合物分子,如氢分子、一氧化碳分子等。如果星云里包含的物质足够多,那么它在动力学上就是不稳定的。在外界扰动的影响下,星云会向内收缩并分裂成较小的团块,经过多次的分裂和收缩,逐渐在团块中心形成了致密的核。当核区的温度升高到氢核聚变反应可以进行时,一颗新恒星就诞生了。" 主序星 恒星以内部氢核聚变为主要能源的发展阶段就是恒星的主序阶段。处于主序阶段的恒星称为主序星。主序阶段是恒星的青壮年期,恒星在这一阶段停留的时间占整个寿命的90%以上。这是一个相对稳定的阶段,向外膨胀和向内收缩的两种力大致平衡,恒星基本上不收缩也不膨胀。恒星停留在主序阶段的时间随着质量的不同而相差很多。质量越大,光度越大,能量消耗也越快,停留在主序阶段的时间就越短。例如:质量等于太阳质量的15倍、5倍、1倍、0.2倍的恒星,处于主序阶段的时间分别为一千万年、七千万年、一百亿年和一万亿年。 目前的太阳也是一颗主序星。太阳现在的年龄为46亿多年,它的主序阶段已过去了约一半的时间,还要50亿年才会转到另一个演化阶段。与其他恒星相比,太阳的质量、温度和光度都大概居中,是一颗相当典型的主序星。主序星的很多性质可以从研究太阳得出,恒星研究的某些结果也可以用来了解太阳的某些性质。 红巨星与红超巨星 当恒星中心区的氢消耗殆尽形成由氦构成的核球之后,氢聚变的热核反应就无法在中心区继续。这时引力重压没有辐射压来平衡,星体中心区就要被压缩,温度会急剧上升。中心氦核球温度升高后使紧贴它的那一层氢氦混合气体受热达到引发氢聚变的温度,热核反应重新开始。如此氦球逐渐增大,氢燃烧层也跟着向外扩展,使星体外层物质受热膨胀起来向红巨星或红超巨星转化。转化期间,氢燃烧层产生的能量可能比主序星时期还要多,但星体表面温度不仅不升高反而会下降。其原因在于:外层膨胀后受到的内聚引力减小,即使温度降低,其膨胀压力仍然可抗衡或超过引力,此时星体半径和表面积增大的程度超过产能率的增长,因此总光度虽可能增长,表面温度却会下降。质量高于4倍太阳质量的大恒星在氦核外重新引发氢聚变时,核外放出来的能量未明显增加,但半径却增大了好多倍,因此表面温度由几万开降到三、四千开,成为红超巨星。质量低于4倍太阳质量的中小恒星进入红巨星阶段时表面温度下降,光度却急剧增加,这是因为它们外层膨胀所耗费的能量较少而产能较多。 预计太阳在红巨星阶段将大约停留10亿年时间,光度将升高到今天的好几十倍。到那时侯,地面的温度将升高到今天的两三倍,北温带夏季最高温度将接近100℃。 大质量恒星的死亡 大质量恒星经过一系列核反应后,形成重元素在内、轻元素在外的洋葱状结构,其核心主要由铁核构成。此后的核反应无法提供恒星的能源,铁核开始向内坍塌,而外层星体则被炸裂向外抛射。爆发时光度可能突增到太阳光度的上百亿倍,甚至达到整个银河系的总光度,这种爆发叫做超新星爆发。超新星爆发后,恒星的外层解体为向外膨胀的星云,中心遗留一颗高密天体。 金牛座里著名的蟹状星云就是公元1054年超新星爆发的遗迹。超新星爆发的时间虽短不及1秒,瞬时温度却高达万亿K,其影响更是巨大。超新星爆发对于星际物质的化学成分有关键影响,这些物质又是建造下一代恒星的原材料。 超新星爆发时,爆发与坍塌同时进行,坍塌作用使核心处的物质压缩得更为密实。理论分析证明,电子简并态不足以抗住大坍塌和大爆炸的异常高压,处在这么巨大压力下的物质,电子都被挤压到与质子结合成为中子简并态,密度达到10亿吨/立方厘米。由这种物质构成的天体叫做中子星。一颗与太阳质量相同的中子星半径只有大约10千米。 从理论上推算,中子星也有质量上限,最大不能超过大约3倍太阳质量。如果在超新星爆发后核心剩余物质还超过大约3倍太阳质量,中子简并态也抗不住所受的压力,只能继续坍缩下去。最后这团物质收缩到很小的时候,在它附近的引力就大到足以使运动最快的光子也无法摆脱它的束缚。因为光速是现知任何物质运动速度的极限,连光子都无法摆脱的天体必然能束缚住任何物质,所以这个天体不可能向外界发出任何信息,而且外界对它探测所用的任何媒介包括光子在内,一贴近它就不可避免地被它吸进去。它本身不发光并吞下包括辐射在内的一切物质,就象一个漆黑的无底洞,所以这种特殊的天体就被称为黑洞。黑洞有很多奇特的性质,对黑洞的研究在当代天文学及物理学中有重大的意义。 科学家发现,在木星和土星的表面散放出来的能量比它们所吸收的能量要多,这就意味着木星和土星也可以发光,只是它们发出的是远红外线而不是可见光而已。 当然还需自己了解,如想知道得更详细的话请你看一下有关书籍!采纳我吧!^_^^_^
求恒星的一生
推荐楼主看看这个视频,讲的就是恒星的一生,很清楚http://open.163.com/movie/2011/10/A/9/M7GFK24P5_M7I56EFA9.html第四课
恒星的一生是怎样演化的?打一生肖。
牛。恒星的演化过程主序是以前的阶段,主序是星阶段,红巨星阶段,牛的生长阶段也分为以前阶段,成熟阶段,与恒星演化过程相似所以是生肖牛。
恒星的一生中大质量的超巨星会爆炸成什么?
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,比铁重的元素不会存在。中微子冲击波继续将被抛出的物质推出。被抛出的物质可能和彗星带碰撞,可能形成新的恒星、行星和卫星,或者成为各种各样的天体。
恒星的一生分哪些阶段?
在星际空间普遍存在着极其稀薄的物质,主要由气体和尘埃构成。它们的温度约10~100K,密度约10-24~10-23g/cm3,相当于1cm3中有1~10个氢原子。星际物质在空间的分布并不是均匀的,通常是成块地出现,形成弥漫的星云。星云里3/4质量的物质是氢,处于电中性或电离态,其余约?是氦以及极少数比氦更重的元素。在星云的某些区域还存在气态化合物分子,如氢分子、一氧化碳分子等。如果星云里包含的物质足够多,那么它在动力学上就是不稳定的。在外界扰动的影响下,星云会向内收缩并分裂成较小的团块,经过多次的分裂和收缩,逐渐在团块中心形成了致密的核。当核区的温度升高到氢核聚变反应可以进行时,一颗新恒星就诞生了。" 主序星 恒星以内部氢核聚变为主要能源的发展阶段就是恒星的主序阶段。处于主序阶段的恒星称为主序星。主序阶段是恒星的青壮年期,恒星在这一阶段停留的时间占整个寿命的90%以上。这是一个相对稳定的阶段,向外膨胀和向内收缩的两种力大致平衡,恒星基本上不收缩也不膨胀。恒星停留在主序阶段的时间随着质量的不同而相差很多。质量越大,光度越大,能量消耗也越快,停留在主序阶段的时间就越短。例如:质量等于太阳质量的15倍、5倍、1倍、0.2倍的恒星,处于主序阶段的时间分别为一千万年、七千万年、一百亿年和一万亿年。 目前的太阳也是一颗主序星。太阳现在的年龄为46亿多年,它的主序阶段已过去了约一半的时间,还要50亿年才会转到另一个演化阶段。与其他恒星相比,太阳的质量、温度和光度都大概居中,是一颗相当典型的主序星。主序星的很多性质可以从研究太阳得出,恒星研究的某些结果也可以用来了解太阳的某些性质。 红巨星与红超巨星 当恒星中心区的氢消耗殆尽形成由氦构成的核球之后,氢聚变的热核反应就无法在中心区继续。这时引力重压没有辐射压来平衡,星体中心区就要被压缩,温度会急剧上升。中心氦核球温度升高后使紧贴它的那一层氢氦混合气体受热达到引发氢聚变的温度,热核反应重新开始。如此氦球逐渐增大,氢燃烧层也跟着向外扩展,使星体外层物质受热膨胀起来向红巨星或红超巨星转化。转化期间,氢燃烧层产生的能量可能比主序星时期还要多,但星体表面温度不仅不升高反而会下降。其原因在于:外层膨胀后受到的内聚引力减小,即使温度降低,其膨胀压力仍然可抗衡或超过引力,此时星体半径和表面积增大的程度超过产能率的增长,因此总光度虽可能增长,表面温度却会下降。质量高于4倍太阳质量的大恒星在氦核外重新引发氢聚变时,核外放出来的能量未明显增加,但半径却增大了好多倍,因此表面温度由几万开降到三、四千开,成为红超巨星。质量低于4倍太阳质量的中小恒星进入红巨星阶段时表面温度下降,光度却急剧增加,这是因为它们外层膨胀所耗费的能量较少而产能较多。 预计太阳在红巨星阶段将大约停留10亿年时间,光度将升高到今天的好几十倍。到那时侯,地面的温度将升高到今天的两三倍,北温带夏季最高温度将接近100℃。 大质量恒星的死亡 大质量恒星经过一系列核反应后,形成重元素在内、轻元素在外的洋葱状结构,其核心主要由铁核构成。此后的核反应无法提供恒星的能源,铁核开始向内坍塌,而外层星体则被炸裂向外抛射。爆发时光度可能突增到太阳光度的上百亿倍,甚至达到整个银河系的总光度,这种爆发叫做超新星爆发。超新星爆发后,恒星的外层解体为向外膨胀的星云,中心遗留一颗高密天体。 金牛座里著名的蟹状星云就是公元1054年超新星爆发的遗迹。超新星爆发的时间虽短不及1秒,瞬时温度却高达万亿K,其影响更是巨大。超新星爆发对于星际物质的化学成分有关键影响,这些物质又是建造下一代恒星的原材料。
恒星的一生是怎样演化的
恒星的演化大体可分为如下阶段:一、主序星以前的阶段--恒星处于幼年时代。二、主序星阶段--恒星处于壮年期三、主序星之后的阶段——塌缩为超新星或红巨星1.从星云中诞生,由于密度不均匀而产生引力不均匀,导致出现质量较大的核不断吸积物质,并开始自转,这个过程很漫长。2.质量积累到足够大,核心开始聚变反应,开始成为主序星,稳定存在,依据不同形成质量寿命不同。质量越大寿命越短,并且结局不一样。3.小质量恒星进入晚年,成为膨胀的红巨星,慢慢耗散外层大气,留下中心的白矮星,缓慢冷却。大质量恒星快速演化至晚年,通过超新星爆发,结果可能剩下中子星或黑洞或直接炸碎。4.超新星爆发会向周围星际空间抛洒大量重元素,冲击波会造成更多的密度不均匀,产生新一代恒星。新一代恒星及其系统会继承重元素,并展开新的循环。
40年经久不衰的经典天文科普,20分钟了解恒星的一生
太阳是一颗恒星,“千亿个太阳”就是“千亿个恒星”的意思。本书以太阳为例,介绍了恒星如何走过它的生命周期。 恒星能够持续、稳定地通过燃烧自身,释放能量,这是恒星最大的特点。以太阳为例,太阳每秒钟辐射出来的总能量是10的23次方千瓦。 恒星的能量源于恒星内部的核聚变。核聚变的原理是,质量比较轻的原子相互碰撞,形成质量比较重的原子。在聚变反应的过程中,会有一点点质量的损失,同时释放的能量却是巨大的。根据爱因斯坦的质能方程E=m*c^2,损失掉的这一点质量乘上光速的平方,就是释放出来的能量。具体来说,1克氢原子发生聚变反应,可以释放出6300亿焦耳的能量,这个数字,相当于同重量煤炭燃烧释放出能量的2000万倍。 恒星的另一个特点是,它是有寿命的。恒星是一个有限的物体,它不可能无止境地燃烧下去,它会经历出生、青壮年、老年和死亡这个过程。当恒星死亡之后,会以另一个状态存在于宇宙之中。 为了确定恒星的年龄,天文学家们将恒星的分类简化成两种可测量的指标,分别是恒星的表面温度和光度。 天文学领域有一种衡量温度的方法,叫做色温。人们可以用恒星的颜色,来确定恒星表面的温度,温度越高,恒星的颜色由白至蓝,温度越低,恒星的颜色就越来越红。 光度则代表着一颗恒星释放的总能量,表现在我们地球人眼中的,就是这颗星到底有多亮。测量出一颗恒星的亮度,以及它与地球的距离,就可以得出一颗恒星的光度。 有了表面温度和光度这两个指标,我们就可以对恒星进行分类了。你可以想象这样一个坐标系,水平x轴代表恒星的表面温度,越往右边延伸,温度越低。竖直y轴代表光度,越往上延伸,光度越高,恒星的质量也越大。每一颗恒星,都可以这个在坐标系中找到它自己的位置。 这就是在天文学上最有用的关系图——赫罗图。 当天文学家们将恒星排列在赫罗图上以后,规律就显现了出来。恒星们自然而然地分成了三个部分:90%的恒星规律地排成了一条从左上角平滑向右下角延伸的曲线,剩下的恒星有一部分在曲线的右上角,一部分在曲线的左下角。天文学家们将曲线上的恒星称为主序星,也就是正常恒星;右上角的恒星光度很大,质量也很大,但温度较低,颜色呈红色,因此叫做红巨星,或者红超巨星;而左下角温度高但光度低、质量也小的恒星叫做白矮星。 主序星就像人类的青壮年,还能发光发热几十亿年;红巨星或者红超巨星体积庞大,但能够持续发光发热的时间远小于主序星,像人类的中老年人;而白矮星体积很小、能发出的总热量已经很小了,像人类中风烛残年的老人。 恒星的诞生、衰老和死亡三个阶段。 恒星是怎么诞生的?茫茫的星际空间中充满了气体和尘埃物质。由于万有引力作用,气体和气体、尘埃和尘埃之间相互吸引,慢慢地聚拢到一起。这样滚雪球滚了几十万年之后,越来越多的气体和尘埃向中心靠拢,中心附近的气体密度逐渐增加,变得不透明了。原本中心区域物质高速运动和碰撞产生的能量,能够毫无阻碍地辐射到太空中,但是,当中心附近气体不透明之后,这些能量就无法辐射出去了,中心区域的温度就变得越来越高。 在温度升高的同时,中心集聚的物质也一直在发生变化。在宇宙初期,气体和尘埃物质主要由氢原子组成。当中心温度达到1000万度时,氢原子之间开始发生聚变反应,一颗恒星正式诞生了。 为什么说氢聚变发生时,才是一颗恒星正式诞生呢?这是因为,当恒星发生氢聚变之后,它不再需要靠吸引气体和尘埃产生能量,它自身就能稳定地长时间地提供能量。 恒星和坚硬的地球不一样,它从出生开始,就是一个气体球。这是因为恒星内部的温度太高了,导致原子失去了外层的电子,原子核和电子都自由地在恒星内部飞行,这样一来,就造成了两个结果:第一,失去了电子的原子核占据的空间要小得多,所以恒星内部的密度非常高;第二,因为原子核和电子不能稳定下来,所以它仍然是气体。 恒星是一个气体球,所以它始终要保持内部相对平衡,以保持自己的体积不会有变化。恒星向内的引力和向外的气体压强基本相等。假如没有气体压强,那么恒星的所有物质都会向中心坍缩;假如没有引力,那么气体压强就会把全部物质抛散到空间中去。 如果,当恒星离开主序带,那就意味着它开始衰老了。当核中心的氢原子被烧完时,就是恒星步入衰老期的标志。 当太阳的核中心的氢全部被烧掉的时候,它会形成一个全是氦原子的核。而恒星的外壳,仍然富含氢原子。这个时候,氦核还没有开始燃烧,因为氦发生聚变需要的温度要更高。但是在氦球的表面,也就是氦与氢两种物质交界的地方,还在继续发生着聚变反应,氢燃烧生成的氦不断并入到氦球中,氦球的质量在不断增大。氦球的质量增大,引力更强,导致氦核不断向内收缩。为了平衡氦核产生的引力,太阳的外壳不断向外膨胀。膨胀的外壳,让太阳的温度降低,太阳的颜色自然就变了,变成了红色,这时候的太阳就变成了红巨星。它在赫罗图上的位置,就会脱离主序带,移动到右上角。 质量越大的恒星,将会更早地迎来衰老期,它们的衰老过程比太阳要更加复杂。 超过2倍太阳质量的恒星,它们核心区域变成氦球之后,温度可以达到1亿度,达到了氦核聚变的温度。氦核聚变成碳核,恒星内部的氦球就变成了一个碳球。 在衰老的过程中,大质量的恒星还会发生周期性的脉动。就是说恒星好像变成了一个气球,会自己膨胀、收缩。当恒星受引力作用向内压缩时,气体压强增大,向外膨胀,但是压缩产生的热量不能很好地穿过恒星的外层,这就相当于气体压强比维持平衡的状态时还要更大一些。于是,在气体压强的作用下,恒星的外部壳层膨胀得更厉害。当外部壳层膨胀到最大程度时,物质又变得透明起来了,它能比正常的情况透过更多的辐射,气体压强减小,引力又占了上风,外部壳层向内收缩,如此循环往复。 衰老以后,恒星是如何走向生命的终点呢? 当恒星走向死亡时,不同质量的恒星也会有不同的结局。 先来看太阳的死亡方式。太阳外壳的相当一部分会被抛到星际空间中去,太阳的内核最终变成一颗白矮星,再也没有足够的温度进行核聚变来发光发热。 那些质量在1.4个太阳和10个太阳之间的恒星,它的核心聚变成了一颗碳核,它的结局可能有两种情况: 第一种情况是,碳核的温度在持续上升,试图达到让碳发生聚变的温度。但是,高温会促使核心中带电的粒子结合为不带电的粒子,使恒星内部冷却。这样一来,碳的燃烧就被阻止了。当最后终于开始发生碳聚变时,长期被延缓的反应以爆炸的形式发生,整颗恒星破碎,从而结束了生命。 但也有可能发生第二种情况,在碳核阶段,碳的密度已经非常高了,碳核演变成了一颗白矮星,它不再进行核聚变。但是外部壳层还在不断燃烧、聚变,被抛向星际空间,形成爆炸。天文学家将这种现象称为超新星爆炸。而恒星内部剩下的白矮星,在1分钟之内,就形成了密度仅次于黑洞的星体,叫做中子星。 那些大于10倍太阳质量的恒星,它们走向终点的方式叫做铁心灾变。碳核发生聚变后,可能变成镁、氧、氖、钠等不同类型的原子。不过,这样的聚变,最后会在变成铁原子后停止。这是大自然设定的一个规律。因为如果人们要去聚合铁原子核,不会产生能量,而是会耗费能量。 所以大质量的恒星中心区最终会演变成一个气态铁组成的球体,铁原子核会捕捉气体中来回飞驰的电子,而电子是形成气体压力的主要因素。当电子被捕获,并且消失在原子核中以后,引力占据了上风,铁球会不断向内部收缩,直到所有的质子都和电子合并成了中子,恒星内部就变成了中子物质,恒星变成了中子星。这个过程非常快,恒星外部物质承受不了巨大的能量,也会出现超新星爆炸现象,最终演化为一颗中子星。 如果一颗恒星到临近死亡时,剩下的物质的质量还是太多,既不能形成白矮星,也不能达到平衡态形成中子星,那么它们就会受内部引力的作用,不断向内坍缩,最终变成了一个黑洞,那是一种连光线都无法逃脱的天体。 总的来说,不管恒星最终是变成中子星、白矮星或者黑洞,它们都是一种密度非常高的天体,这些物质将永恒地停留在星际空间中,这就是几乎所有的恒星冰冷而乏味的未来。不过,恒星那巨大的外壳,又都会回到星际空间之中,为新一代恒星的诞生做好物质基础。
恒星的一生。可以回答的来
恒星通常是在星际气体中诞生的。在宇宙中,当星际气体的密度增加到一定程度时,由于其内部引力的增长大于气体压力的增长,这团气体云就开始收缩。这样的倾向一开始,其自身引力使巨量物质的密度普遍增大。巨大质量的星际物质开始变得不稳定。这些巨量的星际气体与尘埃坍缩进行得越来越迅猛,开始分裂形成较小的云团,密度也增大了许多。这些较小的云团最终将各自成为一颗恒星。由于星际物质的质量通常非常巨大,通常在太阳的一万倍以上,所以恒星总是一下子一大批地降生。 如果有一团星际气体超过通常的星际物质(每立方厘米一个氢原子)的密度,达到每立方厘米已达六万个氢原子。开始时这团气体是透光的,发出的光热辐射不受周围物质的牵制,畅行无阻地传到外面。物质以自由落体的形式落到中心,在中心区积聚起来。本来质量均匀分布的一团物质,变成了越往里密度越大的气体球。随着密度的增大,中心附近的重力加速度越来越大,内部区域物质的运动速度的增长表现得最为突出。开始几乎所有的氢以分子的形式存在,气体的温度也很低,总不见升高,这是因为它仍然过于稀薄,一切辐射都能往外穿透,溃缩着的气体球受到的加热作用并不显著。经历几十万年后,中心区的密度逐渐变大,在那里,气体对于辐射来说变得不透明了。这时核心便开始升温,随着温度的上升,压力开始变大,坍缩逐渐停止。这个特密中心区的半径通常和木星轨道半径相近,而它所含的质量只及整个坍缩过程中涉及的全部物质的5%。物质不断落到内部的小核上,它带来的能量在物质撞击到核心上时又成为辐射而放出。与此同时,核心在不断缩小,并变得越来越热。 温度达到二千度左右时,氢分子开始分解成为原子。核心开始再度收缩,收缩时释放出的能量将把所有氢分子都分解为原子。这个新生的核心比今天的太阳稍大一些,不断向中心落下的外围物质最终都要落到这个核心上,一颗质量和太阳一样的恒星就要诞生了。 人们将这样的天体称为“原恒星”,它的辐射消耗主要由下落到它上面的物质的能量来补充。由于密度和温度在升高,原子渐渐地丢失了它们的外层电子。落下的气体和尘埃形成了厚厚的外壳,使光无法穿透。直至越来越多的下落物质和核心联成一体时,外壳才透光,发光的星体突然露出来。其余的云团物质还在不断向它落下,密度还在不断增大,内部温度也在上升。直至中心温度达到一千万度发生聚变。一颗原始的恒星诞生了。 在反抗引力的持久斗争中,恒星的主要武器是核能。它的核心就是一颗大核弹,在那里不断地爆炸。正是因为这种核动力能自我调节得几乎精确地与引力平衡,恒星才能在长达数十亿年的时间里保持稳定。 热核反应发生在极高温度的原子核之间,因而涉及物质的基本结构。在太阳这样的恒星中心,温度达到一千五百万开氏度,压强则为地球大气压的三千亿倍。在这样的条件下,不仅原子失去了所有电子而只剩下核,而且原子核的运动速度也是如此之高,以至于能够克服电排斥力而结合起来,这就是核聚变。 恒星是在氢分子云的中心产生的,因而主要由氢组成。氢是最简单的化学元素,它的原子核就是一个带正电荷的质子,还有一个带负电荷的电子绕核旋转。恒星内部的温度高到使所有电子都与质子分离,而质子就像气体中的分子在所有方向上运动。由于同种电荷互相排斥,质子就被一种电“盔甲”保护着,从而与其他质子保持距离。但是,在年轻恒星核心的一千五百万开氏度的高温下,质子运动得如此之快,以至于当它们相互碰撞时就能够冲破“盔甲”而粘合在一起,而不是像橡皮球那样再弹开。 四个质子聚合,就成为一个氦核。氦是宇宙中第二位最丰富的元素。氦核的质量小于它赖以形成的四个质子质量之和。这个质量差只是总质量的千分之七,但是这一点质量损失转化成了巨大的能量。一公斤氢变成氦时所释放的能量,足以使一只一百瓦的灯泡长明一百万年。像太阳那样的恒星有一个巨大的核,在那里每秒钟有六亿吨氢变成氦。巨大的核能量朝向恒星外部猛烈冲击就能阻止引力收缩。 恒星中心释放的能量作为光子辐射出来,然而光子要经过漫长的路程才能到达太阳表面并逃逸到星际空间。虽然光子的速度将近每秒钟三十万公里,太阳的半径是七十万公里,但从太阳中心发出的光子到达太阳表面的时间却不是二点三秒。那些光子得花上约一千万年才能走完这段路程。我们地球上现在收到的阳光,是八分钟前离开太阳表面的,但是它从太阳核心产生时,猿类和早已灭绝的柱牙象还在非洲行走,而非洲与欧亚大陆还未相连。 然而,“恒定”的演化历程终将结束,熊熊烈焰熄灭后,恒星将化为余烬。当所有的氢都变成了氦时,核心的火就没有足够的燃料来维持,恒星在主序阶段的平静日子就到了尽头,大动荡的时期来到了。 一旦燃料用光,热核反应的速率立即剧减,引力与辐射压之间的平衡被打破了,引力占据了上风。有着氦核和氢外壳的恒星,在自身的重力下开始收缩,压强、密度和温度都随之升高,于是恒星外层尚未动用过的氢开始燃烧,外壳开始膨胀,而核心在收缩。 在大约一亿度的高温下,恒星核心的氦原子核聚变成为碳原子核。每三个氦核聚变成一个碳核,碳核再捕获另外的氦核而形成氧核。这些新反应的速度与缓慢的氢聚变完全不同。它们像闪电一样快地突然起爆(氦闪耀),而使恒星不得不尽可能地相应调整自己的结构。经历约一百万年后,核能量的外流渐趋稳定。此后的几亿年里,恒星处于暂时的平稳,核区的氦在渐渐消耗,氢的燃烧越来越向更外层推进。但是,调整是要付出代价的,这时的恒星将膨胀得极大,以使自己的结构适应于光度的增大。它的体积将增大十亿倍。这个过程中恒星的颜色会改变,因为其外层与高温的核心区相距很远,温度就低了下来。这种状态的恒星称为红巨星。 红巨星时期的恒星表面温度相对很低,但极为明亮,因为它们的体积非常巨大。肉眼能看到的最亮的星中有许多就是红巨星,如参宿四、毕宿五、大角、心宿二等。我们的太阳在五十亿或六十亿年后也将变成一个红色“巨人”。当核心的氢耗完时,太阳就开始膨胀,那时水星将化为蒸汽,金星的大气将被吹光,地球上的海洋将沸腾。然后太阳还会继续膨胀,并将地球纳入它的势力范围。地球被烧焦的残骸会继续在巨型太阳灼热而极稀薄的大气里转圈。红巨星外层物质的密度比地球实验室里能得到的最好真空还要低得多。 在恒星大膨胀成为红巨星,热核反应速率也不可逆转地衰减之后,恒星吹出气体并收缩到地球那样大小,即几千公里直径。物质的浓缩使得星体表面温度大为升高,以至真正成为白热。小尺度和高表面温度这两个特征,使这种星得名为白矮星。 白矮星是中等质量恒星演化的终点,在银河系中随处可见。它的质量越大,半径就越小。由于没有热核反应来提供能量,白矮星在发出辐射的同时,也以同样的速率冷却。但是,白矮星本性节俭,它在形成后要经过数十亿年的冷却时间。白矮星的变暗过程是如此之慢,自一百五十亿年前宇宙创生和第一批恒星出现以来,恐怕还没有一个黑矮星形成,这里需要极大的耐心。太阳正处在其主序阶段的中点,还要经过五十亿年才到行星状星云那样的“高龄”,它将再短暂地活跃十万年,然后成为一颗白矮星并在一百亿年中缓慢地死去,最后作为一颗黑矮星而永存。
恒星的一生是怎样的
恒星通常是在星际气体中诞生的。在宇宙中,当星际气体的密度增加到一定程度时,由于其内部引力的增长大于气体压力的增长,这团气体云就开始收缩。这样的倾向一开始,其自身引力使巨量物质的密度普遍增大。巨大质量的星际物质开始变得不稳定。这些巨量的星际气体与尘埃坍缩进行得越来越迅猛,开始分裂形成较小的云团,密度也增大了许多。这些较小的云团最终将各自成为一颗恒星。由于星际物质的质量通常非常巨大,通常在太阳的一万倍以上,所以恒星总是一下子一大批地降生。 如果有一团星际气体超过通常的星际物质(每立方厘米一个氢原子)的密度,达到每立方厘米已达六万个氢原子。开始时这团气体是透光的,发出的光热辐射不受周围物质的牵制,畅行无阻地传到外面。物质以自由落体的形式落到中心,在中心区积聚起来。本来质量均匀分布的一团物质,变成了越往里密度越大的气体球。随着密度的增大,中心附近的重力加速度越来越大,内部区域物质的运动速度的增长表现得最为突出。开始几乎所有的氢以分子的形式存在,气体的温度也很低,总不见升高,这是因为它仍然过于稀薄,一切辐射都能往外穿透,溃缩着的气体球受到的加热作用并不显著。经历几十万年后,中心区的密度逐渐变大,在那里,气体对于辐射来说变得不透明了。这时核心便开始升温,随着温度的上升,压力开始变大,坍缩逐渐停止。这个特密中心区的半径通常和木星轨道半径相近,而它所含的质量只及整个坍缩过程中涉及的全部物质的5%。物质不断落到内部的小核上,它带来的能量在物质撞击到核心上时又成为辐射而放出。与此同时,核心在不断缩小,并变得越来越热。 温度达到二千度左右时,氢分子开始分解成为原子。核心开始再度收缩,收缩时释放出的能量将把所有氢分子都分解为原子。这个新生的核心比今天的太阳稍大一些,不断向中心落下的外围物质最终都要落到这个核心上,一颗质量和太阳一样的恒星就要诞生了。 人们将这样的天体称为“原恒星”,它的辐射消耗主要由下落到它上面的物质的能量来补充。由于密度和温度在升高,原子渐渐地丢失了它们的外层电子。落下的气体和尘埃形成了厚厚的外壳,使光无法穿透。直至越来越多的下落物质和核心联成一体时,外壳才透光,发光的星体突然露出来。其余的云团物质还在不断向它落下,密度还在不断增大,内部温度也在上升。直至中心温度达到一千万度发生聚变。一颗原始的恒星诞生了。 在反抗引力的持久斗争中,恒星的主要武器是核能。它的核心就是一颗大核弹,在那里不断地爆炸。正是因为这种核动力能自我调节得几乎精确地与引力平衡,恒星才能在长达数十亿年的时间里保持稳定。 热核反应发生在极高温度的原子核之间,因而涉及物质的基本结构。在太阳这样的恒星中心,温度达到一千五百万开氏度,压强则为地球大气压的三千亿倍。在这样的条件下,不仅原子失去了所有电子而只剩下核,而且原子核的运动速度也是如此之高,以至于能够克服电排斥力而结合起来,这就是核聚变。 恒星是在氢分子云的中心产生的,因而主要由氢组成。氢是最简单的化学元素,它的原子核就是一个带正电荷的质子,还有一个带负电荷的电子绕核旋转。恒星内部的温度高到使所有电子都与质子分离,而质子就像气体中的分子在所有方向上运动。由于同种电荷互相排斥,质子就被一种电“盔甲”保护着,从而与其他质子保持距离。但是,在年轻恒星核心的一千五百万开氏度的高温下,质子运动得如此之快,以至于当它们相互碰撞时就能够冲破“盔甲”而粘合在一起,而不是像橡皮球那样再弹开。 四个质子聚合,就成为一个氦核。氦是宇宙中第二位最丰富的元素。氦核的质量小于它赖以形成的四个质子质量之和。这个质量差只是总质量的千分之七,但是这一点质量损失转化成了巨大的能量。一公斤氢变成氦时所释放的能量,足以使一只一百瓦的灯泡长明一百万年。像太阳那样的恒星有一个巨大的核,在那里每秒钟有六亿吨氢变成氦。巨大的核能量朝向恒星外部猛烈冲击就能阻止引力收缩。 恒星中心释放的能量作为光子辐射出来,然而光子要经过漫长的路程才能到达太阳表面并逃逸到星际空间。虽然光子的速度将近每秒钟三十万公里,太阳的半径是七十万公里,但从太阳中心发出的光子到达太阳表面的时间却不是二点三秒。那些光子得花上约一千万年才能走完这段路程。我们地球上现在收到的阳光,是八分钟前离开太阳表面的,但是它从太阳核心产生时,猿类和早已灭绝的柱牙象还在非洲行走,而非洲与欧亚大陆还未相连。 然而,“恒定”的演化历程终将结束,熊熊烈焰熄灭后,恒星将化为余烬。当所有的氢都变成了氦时,核心的火就没有足够的燃料来维持,恒星在主序阶段的平静日子就到了尽头,大动荡的时期来到了。 一旦燃料用光,热核反应的速率立即剧减,引力与辐射压之间的平衡被打破了,引力占据了上风。有着氦核和氢外壳的恒星,在自身的重力下开始收缩,压强、密度和温度都随之升高,于是恒星外层尚未动用过的氢开始燃烧,外壳开始膨胀,而核心在收缩。 在大约一亿度的高温下,恒星核心的氦原子核聚变成为碳原子核。每三个氦核聚变成一个碳核,碳核再捕获另外的氦核而形成氧核。这些新反应的速度与缓慢的氢聚变完全不同。它们像闪电一样快地突然起爆(氦闪耀),而使恒星不得不尽可能地相应调整自己的结构。经历约一百万年后,核能量的外流渐趋稳定。此后的几亿年里,恒星处于暂时的平稳,核区的氦在渐渐消耗,氢的燃烧越来越向更外层推进。但是,调整是要付出代价的,这时的恒星将膨胀得极大,以使自己的结构适应于光度的增大。它的体积将增大十亿倍。这个过程中恒星的颜色会改变,因为其外层与高温的核心区相距很远,温度就低了下来。这种状态的恒星称为红巨星。 红巨星时期的恒星表面温度相对很低,但极为明亮,因为它们的体积非常巨大。肉眼能看到的最亮的星中有许多就是红巨星,如参宿四、毕宿五、大角、心宿二等。我们的太阳在五十亿或六十亿年后也将变成一个红色“巨人”。当核心的氢耗完时,太阳就开始膨胀,那时水星将化为蒸汽,金星的大气将被吹光,地球上的海洋将沸腾。然后太阳还会继续膨胀,并将地球纳入它的势力范围。地球被烧焦的残骸会继续在巨型太阳灼热而极稀薄的大气里转圈。红巨星外层物质的密度比地球实验室里能得到的最好真空还要低得多。 在恒星大膨胀成为红巨星,热核反应速率也不可逆转地衰减之后,恒星吹出气体并收缩到地球那样大小,即几千公里直径。物质的浓缩使得星体表面温度大为升高,以至真正成为白热。小尺度和高表面温度这两个特征,使这种星得名为白矮星。 白矮星是中等质量恒星演化的终点,在银河系中随处可见。它的质量越大,半径就越小。由于没有热核反应来提供能量,白矮星在发出辐射的同时,也以同样的速率冷却。但是,白矮星本性节俭,它在形成后要经过数十亿年的冷却时间。白矮星的变暗过程是如此之慢,自一百五十亿年前宇宙创生和第一批恒星出现以来,恐怕还没有一个黑矮星形成,这里需要极大的耐心。太阳正处在其主序阶段的中点,还要经过五十亿年才到行星状星云那样的“高龄”,它将再短暂地活跃十万年,然后成为一颗白矮星并在一百亿年中缓慢地死去,最后作为一颗黑矮星而永存。 离开主序时质量超过八倍太阳的恒星能制造重原子核。在温度升到六亿开氏度时,碳保不住了,相互猛撞并聚合成氖和镁。一条“生产线”就此建立,因为每个新的热核反应都能释放更多的能量,使温度升得更高,从而导致新的转变。然而核转变并不能就无限制地继续,反应的洪流最后都朝着一个元素汇集:铁。铁是大质量恒星核心的最后灰烬。与此同时恒星还不断地膨胀其外壳以调节平衡,它会膨胀到一个异常巨大的尺度,成为红超巨星。红超巨星是宇宙中最大的恒星。如果把这样一个星放在太阳系中心,它将吞没包括远在五十亿公里外的冥王星在内的所有行星。 虽然铁核的温度在十亿度以上,却没有能量从中流出。它不足以使超巨星维持引力平衡,铁核就会被压得更紧密,使其中的电子处于简并态。当简并电子的巨大压力能暂时地支持外层的重量时,恒星活动会出现一个间歇。但是当核心里铁和简并电子的质量超过一点四个太阳质量时,电子已简并的核突然塌陷,剧烈收缩,在十分之一秒内温度猛升到五十亿度。涌出的光子带有的巨大能量将铁原子核炸开,蜕变成氦原子核。这个过程叫光致蜕变。光致蜕变使原子核破裂并吸收能量,恒星核心的平衡发生了前所未有的急剧变化,越来越不能抵挡无情的重压,温度持续上升,直到氦核本身也蜕变为其基本成分:质子、中子和电子。在高温下电子变得更不能阻挡压缩力,在零点一秒内,它们被挤压到与质子结合在一起。二者的电荷相中和,变成为中子,同时迸发出巨大的中微子流。中子的“占据体积”要小得多,两个中子之间的间隔,可以小到十的负十三次方厘米,也就是说,中子可以相互碰到。于是,中子化就伴随有一场物质的内向爆炸和密度朝着简并态的巨大增长。恒星的密度达到每立方厘米十的十四次方克,相当于在一只缝纫顶针里有一亿吨的质量。恒星核里再没有任何“真空”留下,恒星核就成了一种主要由中子组成的巨大原子核,这种远比白矮星紧密的新的物质简并态,就叫做中子星。 在某些质量远大于太阳的恒星的已简并的核心,继续发生着坍缩,但最终形成的并不是中子星,而是黑洞。 没有东西能从黑洞逃逸,包括光线在内。黑洞可从大质量恒星的死亡中产生。一颗大质量恒星坍缩后,当其引力大得无任何其他排斥力能与之相对抗时,恒星被压成了一个称为“奇点”的孤立点。有关黑洞结构的细节可用爱因斯坦解释引力使空间弯曲和时钟变慢的广义相对论来计算。奇点是黑洞的中心,在它周围引力极强。黑洞的表面通常称为视界,或叫事件地平(Event Horizon)、“静止球状黑洞的史瓦西半径”,它是那些能够和遥远事件相通的时空事件和那些因信号被强引力场捕获而不能传出去的时空事件之间的边界。在事件地平之下,逃逸速度大于光速。这是一种人类尚未得到直接观察证实的天体现象,但它已被一些著名的理论天文学家如霍金等在数学模型方面研究得相当完善
恒星的一生是怎样演化的?
恒星的演化大体可分为如下阶段:一、主序是以前的阶段--恒星处于幼年时代。二、主序是星阶段--恒星处于壮年期。三、红巨星阶段--恒星处于中年期。四、白矮星阶段--恒星处于老年期。大多数恒星的一生,大体是这样度过的。我们首先来看恒星的一生: 恒星的诞生 在星际空间普遍存在着极其稀薄的物质,主要由气体和尘埃构成。它们的温度约10~100K,密度约10-24~10-23g/cm3,相当于1cm3中有1~10个氢原子。星际物质在空间的分布并不是均匀的,通常是成块地出现,形成弥漫的星云。星云里3/4质量的物质是氢,处于电中性或电离态,其余约?是氦以及极少数比氦更重的元素。在星云的某些区域还存在气态化合物分子,如氢分子、一氧化碳分子等。如果星云里包含的物质足够多,那么它在动力学上就是不稳定的。在外界扰动的影响下,星云会向内收缩并分裂成较小的团块,经过多次的分裂和收缩,逐渐在团块中心形成了致密的核。当核区的温度升高到氢核聚变反应可以进行时,一颗新恒星就诞生了。" 主序星 恒星以内部氢核聚变为主要能源的发展阶段就是恒星的主序阶段。处于主序阶段的恒星称为主序星。主序阶段是恒星的青壮年期,恒星在这一阶段停留的时间占整个寿命的90%以上。这是一个相对稳定的阶段,向外膨胀和向内收缩的两种力大致平衡,恒星基本上不收缩也不膨胀。恒星停留在主序阶段的时间随着质量的不同而相差很多。质量越大,光度越大,能量消耗也越快,停留在主序阶段的时间就越短。例如:质量等于太阳质量的15倍、5倍、1倍、0.2倍的恒星,处于主序阶段的时间分别为一千万年、七千万年、一百亿年和一万亿年。 目前的太阳也是一颗主序星。太阳现在的年龄为46亿多年,它的主序阶段已过去了约一半的时间,还要50亿年才会转到另一个演化阶段。与其他恒星相比,太阳的质量、温度和光度都大概居中,是一颗相当典型的主序星。主序星的很多性质可以从研究太阳得出,恒星研究的某些结果也可以用来了解太阳的某些性质。 红巨星与红超巨星 当恒星中心区的氢消耗殆尽形成由氦构成的核球之后,氢聚变的热核反应就无法在中心区继续。这时引力重压没有辐射压来平衡,星体中心区就要被压缩,温度会急剧上升。中心氦核球温度升高后使紧贴它的那一层氢氦混合气体受热达到引发氢聚变的温度,热核反应重新开始。如此氦球逐渐增大,氢燃烧层也跟着向外扩展,使星体外层物质受热膨胀起来向红巨星或红超巨星转化。转化期间,氢燃烧层产生的能量可能比主序星时期还要多,但星体表面温度不仅不升高反而会下降。其原因在于:外层膨胀后受到的内聚引力减小,即使温度降低,其膨胀压力仍然可抗衡或超过引力,此时星体半径和表面积增大的程度超过产能率的增长,因此总光度虽可能增长,表面温度却会下降。质量高于4倍太阳质量的大恒星在氦核外重新引发氢聚变时,核外放出来的能量未明显增加,但半径却增大了好多倍,因此表面温度由几万开降到三、四千开,成为红超巨星。质量低于4倍太阳质量的中小恒星进入红巨星阶段时表面温度下降,光度却急剧增加,这是因为它们外层膨胀所耗费的能量较少而产能较多。 预计太阳在红巨星阶段将大约停留10亿年时间,光度将升高到今天的好几十倍。到那时侯,地面的温度将升高到今天的两三倍,北温带夏季最高温度将接近100℃。 大质量恒星的死亡 大质量恒星经过一系列核反应后,形成重元素在内、轻元素在外的洋葱状结构,其核心主要由铁核构成。此后的核反应无法提供恒星的能源,铁核开始向内坍塌,而外层星体则被炸裂向外抛射。爆发时光度可能突增到太阳光度的上百亿倍,甚至达到整个银河系的总光度,这种爆发叫做超新星爆发。超新星爆发后,恒星的外层解体为向外膨胀的星云,中心遗留一颗高密天体。 金牛座里著名的蟹状星云就是公元1054年超新星爆发的遗迹。超新星爆发的时间虽短不及1秒,瞬时温度却高达万亿K,其影响更是巨大。超新星爆发对于星际物质的化学成分有关键影响,这些物质又是建造下一代恒星的原材料。 超新星爆发时,爆发与坍塌同时进行,坍塌作用使核心处的物质压缩得更为密实。理论分析证明,电子简并态不足以抗住大坍塌和大爆炸的异常高压,处在这么巨大压力下的物质,电子都被挤压到与质子结合成为中子简并态,密度达到10亿吨/立方厘米。由这种物质构成的天体叫做中子星。一颗与太阳质量相同的中子星半径只有大约10千米。 从理论上推算,中子星也有质量上限,最大不能超过大约3倍太阳质量。如果在超新星爆发后核心剩余物质还超过大约3倍太阳质量,中子简并态也抗不住所受的压力,只能继续坍缩下去。最后这团物质收缩到很小的时候,在它附近的引力就大到足以使运动最快的光子也无法摆脱它的束缚。因为光速是现知任何物质运动速度的极限,连光子都无法摆脱的天体必然能束缚住任何物质,所以这个天体不可能向外界发出任何信息,而且外界对它探测所用的任何媒介包括光子在内,一贴近它就不可避免地被它吸进去。它本身不发光并吞下包括辐射在内的一切物质,就象一个漆黑的无底洞,所以这种特殊的天体就被称为黑洞。黑洞有很多奇特的性质,对黑洞的研究在当代天文学及物理学中有重大的意义。 科学家发现,在木星和土星的表面散放出来的能量比它们所吸收的能量要多,这就意味着木星和土星也可以发光,只是它们发出的是远红外线而不是可见光而已。 当然还需自己了解,如想知道得更详细的话请你看一下有关书籍!采纳我吧!^_^^_^
恒星的一生经历了哪些演化阶段
恒星的一生可以分为恒星形成阶段,主序星阶段,红巨星阶段和质量超过9倍太阳质量的大质量恒星红超巨星阶段,以及最后的坍缩阶段恒星形成阶段恒星的形成从分子云内部的引力不稳定开始,通常是因为超新星(大质量恒星爆炸)的冲激波触发或两个星系的碰撞(像是星爆星系)。一但某个区域的密度达到或满足金斯不稳定性的标准,它就会因为自身的引力开始坍缩[43]。分子云一但开始坍缩,个别密集的尘土和气体就会形成我们所知道的包克球,它们可以拥有50倍太阳质量的物质。当小球继续坍缩时,密度持续增加,引力位能被转换成热,并且使温度上升。当原恒星云趋近于流体静力平衡的状态时,原恒星就在核心形成了[44]。这些主序前星经常都有原行星盘还绕着,并且主要的能量来源是重利收缩,引力收缩的期间至少要经历一千万至一千五百万年。质量低于2倍太阳质量的早期恒星称为金牛T星,质量较大的则是赫比格Ae/Be星。这些新生的恒星由自转轴的两极喷出的喷流,这可能会降低所知的赫比格-哈罗天体小片云气坍缩结果所形成恒星的角动量 [45][46]。 这些喷流,结合来自附近大质量恒星的辐射,有助于驱散形成中恒星周围残余的云气[47]。在它们发展的早期,金牛T星遵循着林轨迹 ―它们收缩和光度降低,但是温度和其它则大致相同。质量低的金牛T星遵循这样的轨迹进入主序带,质量较重的恒星会先转入亨耶迹。主序星阶段恒星一生的90%都是在核心以高温和高压将氢聚变成氦的阶段。在主序带上,像这样的恒星,称为矮星。从零龄主序星开始,氦在核心的比率稳定的增加,在核心的核聚变速率缓慢的增加,恒星表面的温度和亮度也是一样[48]。 以太阳为例,估计从它进入主序带开始,在这46亿年当中,它的亮度已经增加了大约40%T[49]。每一颗恒星都会形成由微粒组成的恒星风,导致不断喷出气体进入太空。对多数的恒星,这样的质量损失可以忽略不计。太阳每年损失的质量只有10u221214太阳质量[50],或是在它的一生中损失大约总质量的0.01%。然而,质量非常巨大的恒星每年可能损失10u22127到10u22125太阳质量,显著的影响到它的演化[51]。恒星进入主序带的质量若是超过太阳质量的50倍,在主序带的阶段可以失去过一半的质量[52]。恒星在主序带上所经历的时间取决于它的燃料量和消耗燃料的速率,换言之就是开始的光度和质量。对太阳来说,估计它的寿命有一百亿年。大质量的恒星燃烧燃料的速度快,生命期就短;低质量的恒星燃烧燃料的速度很慢。质量低于0.25太阳质量的恒星,称为红矮星,几乎所有的质量都是可以燃烧的燃料,但是1太阳质量的恒星,大约只有10%的质量是燃料。结合它们缓慢的燃烧速率和可以使用的燃料量,依据恒演化的计算,0.25太阳质量的恒星至少可以维持1兆年(1012),而以氢为燃料的质量最低恒星(0.08太阳质量)将可以持续燃烧12兆年[53]当恒星的生命结束时,红矮星单纯的只是越来越黯淡[2]。但是,因为这种恒星的生命期远大于现在的宇宙年龄(138亿岁),还没有质量低于0.85太阳质量的恒星死亡[54],也还未被预期会离开主序带。除了质量,比氦重的元素在恒星演化中也扮演着值得注意的角色。在天文学中,比氦重的元素都被视为"金属",而这些元素在化学上的浓度称为金属量。金属量可以影响恒星燃烧燃料的速率和持续的时间,和控制磁场的形成[55],并改变恒星风的强度[56]。年老的第二星族恒星的金属量会低于年轻的第一星族,这是由于形成星族的分子云的成分不同。随着时间的推移,因为当老的恒星死去时会将大气层洒落至分子云中,云中的重元素量就会随着时间过去变得越来越丰富。红巨星阶段质量不低于0.4太阳质量的恒星[2]在耗尽核心供应的氢之后,外层的气体开始膨胀并冷却形成红巨星。大约50亿年后的太阳,当太阳进入这个阶段,它将膨胀至的最大半径大约是1天文单位(150 × 106千米),是目前的250倍。成为巨星时,太阳大约已失去目前质量的30%[49][57]。质量达到2.25太阳质量的红巨星,氢燃烧的程序会在环绕核心周围的壳层进行[58]最后核心被压缩至可以进行氦聚变,同时恒星的半径逐渐缩小而且表面的温度增加。更大的恒星,核心的区域会直接从氢聚变进入氦聚变[4]。在恒星核心的氦也耗尽之后,核聚变继续在包围着高热的碳和氧核心的壳层内进行。然后循着与原来的红巨星阶段平行,但是表面温度较高的路径继续演化。超新星阶段红超巨星阶段在氦燃烧阶段,质量超过9倍太阳质量的大质量恒星会膨胀成为红超巨星。一但核心的燃料耗尽,它们会继续燃烧比氦更重的元素。核心继续收缩直到温度和压力能够让碳融合(参考碳燃烧过程)。这个过程会继续,接续到下一步骤燃烧氖(参考氖燃烧过程)、氧(参考氧燃烧过程)、和硅(参考硅燃烧过程)。接近恒星生命的终点,核聚变在恒星内部可能延沿着数层像洋葱壳一样的壳层中发生。每一层燃烧着不同的元素 燃料,燃烧的最外层是氢聚变,第二层是氦聚变,依序向内[59]。 当大质量恒星将铁制造出来就到达了最后的阶段,因为铁核的束缚能比任何更重的元素都大。任何超越铁元素的融合,与之前的相反,不仅不会释放出能量,还要消耗能量。同样的,它也比较轻的元素紧密,铁核的分裂也不会释放出能量[58]。在比较老、质量比较大的恒星,惰性的铁会累积在恒星的核心。在这些恒星中的重元素或许可能会随着自身的运作方式到达恒星的表面,发展形成所知的沃尔夫-拉叶星,从大气层向外吹送出致密的恒星风。坍缩阶段当恒星的核心缩小时,从这个表面辐射强度就会增加,创造出的辐射压会将上层的气体壳层往外推送,形成行星状星云。如果外层的大气已经被推出之后,残余的质量少于1.4太阳质量,它就会收缩至相对于较小,大约如同地球般大小的物体,称为白矮星。白矮星缺乏进一步进行引力压缩所需要的质量[60]。虽然一般的恒星都是等离子体体,但在白矮星内的电子简并物质已经不是等离子体体。在经历非常漫长的时间之后,白矮星最后会暗淡至成为黑矮星。更大的恒星,核聚变会继续进行,直到铁核有了足够的大小(大于1.4倍太阳质量)而不再能支撑自身的质量。在反β衰变或电子捕获的爆发之后,电子会进入质子之内形成中子、中微子和伽马射线,使核心突然的坍缩。由这种突然的坍缩产生的激震波造成恒星剩余的部分爆炸成为超新星。超新星非常的明亮,在短时间内它的亮度可以等同于它所在星系的所有恒星亮度。当它们发生在银河系内,就是历史上曾经以肉眼看见和记载,但在以前不存在的"新恒星"[61]。超新星爆炸会使这颗恒星的大部分物质都飞散出去(形成像蟹状星云这种的云气[61])。剩下的就是中子星(有些被证明是波霎或是X-射线爆发),或是在质量最大恒星(剩余的质量必须大于4倍太阳质量)就会形成黑洞[62]。在中子星内的物质是中子简并物质,和一种可能存在核心但极不稳定的简并物质,QCD物质。物质在黑洞核心所处在的状态是迄今仍不了解的。垂死恒星抛出去的外层物质包括一些重元素,可能恒星形成的世代交替中成为新恒星的原料。这些重元素可以形成岩石的行星。从超新星和大恒星的恒星风抛出的物质在星际物质的构成中扮演着重要的角色[61]。本来想把注释粘上去,奈何贴网址是违规的╮(╯_╰)╭
在恒星的一生中,为何在主序星时期待得最长?
因为恒星质量都非常大,它的本体是巨大的核燃料反应堆,可以重复燃烧,在所有主序星时期最长寿。
恒星的一生是怎样演化的,太阳会不会变成黑洞呢?
目前太阳处于主序星阶段,预计在55亿年后会逐渐演化为红巨星,再演化为白矮星,最后逐渐冷却为黑矮星;我们的太阳质量太小,不能直接演化为黑洞。主序星时期一颗恒星的演化历程,会因为自身质量的不同而有很大的区别,我们太阳属于中等质量偏下的恒星,目前已经有45.7亿年的历史。根据恒星形成与演化理论描述,太阳这样质量的恒星,在主序星时期的寿命大约为110亿年,主要进行着氢元素向氦元素的聚变,内部温度逐渐升高,目前太阳内部温度大约为1500万度。红巨星时期当太阳的氢元素耗尽得差不多时,内部温度将达到一亿度,就会发生氦元素的聚变,聚变生成氧元素和碳元素,释放的能量将继续使得太阳内部温度升高,体积会增加许多倍,从而演化为红巨星,红巨星甚至会吞没地球轨道。处于红巨星时期的太阳,是非常不稳定的,每过数万年会发生一次氦闪现象,每次氦闪会释放大量能量,把太阳大气吹向四周,形成一团行星状星云,该过程会持续数亿年的时间。在红巨星内部,碳元素和氧元素聚集,相当于一颗白矮星雏形,当氦元素燃烧耗尽之后,无法继续聚变为铁元素,太阳就只剩下中心的白矮星。白矮星时期一旦白矮星形成,太阳内部的核聚变反应就基本停止了,白矮星刚形成时,表面温度高达十几万度,密度高达每立方厘米0.1~10吨重,然后白矮星会花费数百亿年的时间冷却。等到白矮星的温度冷却到几百摄氏度时,就可以称之为黑矮星,黑矮星基本就是恒星的坟墓——这就是我们太阳的未来。特殊情况不过还有一种情况,就是处于白矮星的太阳,如果意外捕获了其他大质量恒星,就有可能形成密近双星系统,此时白矮星会源源不断地吸取恒星的外层物质,当白矮星达到1.44倍太阳质量时,就会以超新星爆发的方式结束生命。
恒星的一生
恒星经历了漫长的主序星阶段,到了后期,当中心部分氢核“烧完”并聚变为氦核时,又出现引力收缩,随之中心温度又升高,温度高到1亿度时,使靠近中心部分中介层的氢发生核反应,并迅速向恒星的外层转移,推动外层迅速膨胀,体积增大几千倍,成为一颗体积巨大、颜色红、光度高的红巨星。当太阳变成一颗红巨星时,它的直径将增大250倍,把地球的轨道都包含在内了,到那时将会发生什么情况呢?也许地球被推到远处:也许太阳越胀越大,离地球越来越近,地球上的温度越来越高,生物都枯死了,水全蒸发了,最后,整个小小的地球都被吸入庞大的太阳本体之中,但这只是我们现在的一种猜想而已。你也用不着为此替地球上的人类焦虑,因为太阳还要经过几十亿年之后才能进入红巨星阶段,到那时,人类将会有足够的知识来对付天体演化过程中出现的种种问题。他们可能早已转移到别的天体上去开发宇宙了哩! 天文学家估计,太阳将在红巨星阶段“生活”10亿年。现在观测到的最有名的一颗红巨星是猎户座里的参宿四,它的体积很大,直径为太阳的360倍,发光强度为太阳的1.2倍。 红巨星阶段结束后,恒星进入晚年,“燃烧”不断进行,氦核聚变为碳核,碳核聚变为氧核和镁核,氧核又聚变为氖、硫等元素,直到最后全部转化为最稳定的铁。在这个过程中,内部温度也逐级上升,从6亿度到20亿度、40亿度,直到最后高达60亿度。当内部能量耗尽,恒星就会发生猛烈的坍缩并步入衰亡阶段。 质量不到太阳质量一半的小恒星,在主序星阶段的氢核聚变结束以后,由于质量小,中心温度和密度不能达到氦核聚变的条件,一般不经过红巨星阶段就变为白矮星了。质量较大的恒星,经过一次一次的核聚变以后,最后猛烈坍缩,使恒星的中心部分压缩为密度极高的中子星,同时又向外发出强烈的冲击波,把恒星外层的物质向四面八方猛烈抛射,这就是超新星爆发。超新星爆发抛射出来的物质又回到茫茫宇宙之中,成为形成新的恒星的星际弥漫物。 至此恒星结束了自己漫长的一生。恒星由星际弥漫物质而来,经过星胚、幼年星、主序星、红巨星、超新星爆发几个阶段,最后留下残骸(白矮星或中子星),又回到星际物质中去。它的一生,用人类生活的年度来衡量,是极其漫长的,它在几年、几十年中的变化是极不明显的。恒星和世界上一切事物一样,都永远处在运动、发展,变化之中。都有一个发生、发展、死亡的过程。50亿年以前,宇宙中并没有每天照射我们的这个太阳,也没有我们生活在其上面的这个地球,它们是星际物质逐渐演化而来的。同样,将来这个太阳、这个地球也必定要毁灭的,不过这是50亿年以后的事情,我们大可不必为它们担忧,我们只须从中学到客观事物的辩证法——自然界中任何一个实体,从基本粒子到总星系,从生物大分子到人,都处在永恒的运动之中,都处于永恒的产生和消灭之中。
恒星的一生是如何演变的?太阳会变成黑洞吗?
恒星的一生分为形成期,稳定期,和晚期这样一个演化过程。不同类型的恒星有很多,他们的形成和演化不尽相同,晚期也有几种可能。所有的恒星都算是气态星球,是一个球形发光等离子体。恒星遍布整个宇宙,单单一个银河系就大约有3000亿颗,我们的太阳就是其中之一。恒星是如何形成的呢?说是在宇宙诞生后,发展到了一定的阶段。这时宇宙中充满了气体云,这些气体云并不是绝对均匀的分布在宇宙空间中,那些密度和体积相对大的气体云便会因引力不稳形成塌缩。在刚开始的时候内部引力可能十非弱小,但只要形成了塌缩,随后便会越来越快。当快到一定的程度后,内部的密度增高,压力增高,温度随之增高。气体内部逐渐会形成一个压力场与自身的引力相抗衡,达到一个平衡位形,防止因引力继续快速塌缩,这个时候的状态叫星坏。还不算恒星,再经过一个缓慢的塌缩阶段,由于压力和温度的持续增高,最终点燃内部的氢,核聚变开始了,恒星诞生了。接下来便进入稳定期,这个阶段恒星内部不停的由4个氢原子聚变成1个氦原子,聚变过程中会损失一部份质量转换成能量辐射到太空中,这就是恒星发光发热的成因。损失的质量相对其自身来说是很微小的,太阳诞生以来到现在也就损失了差不多100个地球的质量。恒星的寿命根据自身密度和体积不同,成正比关系,密度体积越高寿命越长,通常在50万至10000亿年。我们的太阳大概还有50-60亿年。当恒星的能量耗尽后,寿命也就结束了,根据恒星的质量大小会有几个不同的结果。小质量的恒星能量耗尽后,会因自身内部压力与引力失衡先行膨胀变成红巨星,然后再塌缩成为白矮星,继续辐射残余能量,失去全部能量后再成为黑矮星。像我们的太阳最终就会以这样的方式结束。那些质量大一些的恒星,比如大于7个太阳不到8个太阳质量的,它们先会变成红超巨星,接着以超新星爆炸结束。有的也会塌缩成中子星,中子星也会辐射能量,最后还是会变成黑矮星。质量再大的恒星,8倍太阳质量以上的,由于自身引力巨大,其本都会持续塌缩成为黑洞。科学已经证明黑洞同样会向外辐射粒子而损失能量,霍金还推算认为黑洞最终会因能量损失尽而完全消失。恒星的演化过程大至就是这么一个演化过程,并非是所有恒星最终都会成会黑洞,是根据自身质量大小来决定的。
简要叙述恒星的一生
我们首先来看恒星的一生: 恒星的诞生 在星际空间普遍存在着极其稀薄的物质,主要由气体和尘埃构成.它们的温度约10~100K,密度约10-24~10-23g/cm3,相当于1cm3中有1~10个氢原子.星际物质在空间的分布并不是均匀的,通常是成块地出现,形成弥漫的星云.星云里3/4质量的物质是氢,处于电中性或电离态,其余约?是氦以及极少数比氦更重的元素.在星云的某些区域还存在气态化合物分子,如氢分子、一氧化碳分子等.如果星云里包含的物质足够多,那么它在动力学上就是不稳定的.在外界扰动的影响下,星云会向内收缩并分裂成较小的团块,经过多次的分裂和收缩,逐渐在团块中心形成了致密的核.当核区的温度升高到氢核聚变反应可以进行时,一颗新恒星就诞生了." 主序星 恒星以内部氢核聚变为主要能源的发展阶段就是恒星的主序阶段.处于主序阶段的恒星称为主序星.主序阶段是恒星的青壮年期,恒星在这一阶段停留的时间占整个寿命的90%以上.这是一个相对稳定的阶段,向外膨胀和向内收缩的两种力大致平衡,恒星基本上不收缩也不膨胀.恒星停留在主序阶段的时间随着质量的不同而相差很多.质量越大,光度越大,能量消耗也越快,停留在主序阶段的时间就越短.例如:质量等于太阳质量的15倍、5倍、1倍、0.2倍的恒星,处于主序阶段的时间分别为一千万年、七千万年、一百亿年和一万亿年. 目前的太阳也是一颗主序星.太阳现在的年龄为46亿多年,它的主序阶段已过去了约一半的时间,还要50亿年才会转到另一个演化阶段.与其他恒星相比,太阳的质量、温度和光度都大概居中,是一颗相当典型的主序星.主序星的很多性质可以从研究太阳得出,恒星研究的某些结果也可以用来了解太阳的某些性质. 红巨星与红超巨星 当恒星中心区的氢消耗殆尽形成由氦构成的核球之后,氢聚变的热核反应就无法在中心区继续.这时引力重压没有辐射压来平衡,星体中心区就要被压缩,温度会急剧上升.中心氦核球温度升高后使紧贴它的那一层氢氦混合气体受热达到引发氢聚变的温度,热核反应重新开始.如此氦球逐渐增大,氢燃烧层也跟着向外扩展,使星体外层物质受热膨胀起来向红巨星或红超巨星转化.转化期间,氢燃烧层产生的能量可能比主序星时期还要多,但星体表面温度不仅不升高反而会下降.其原因在于:外层膨胀后受到的内聚引力减小,即使温度降低,其膨胀压力仍然可抗衡或超过引力,此时星体半径和表面积增大的程度超过产能率的增长,因此总光度虽可能增长,表面温度却会下降.质量高于4倍太阳质量的大恒星在氦核外重新引发氢聚变时,核外放出来的能量未明显增加,但半径却增大了好多倍,因此表面温度由几万开降到三、四千开,成为红超巨星.质量低于4倍太阳质量的中小恒星进入红巨星阶段时表面温度下降,光度却急剧增加,这是因为它们外层膨胀所耗费的能量较少而产能较多. 预计太阳在红巨星阶段将大约停留10亿年时间,光度将升高到今天的好几十倍.到那时侯,地面的温度将升高到今天的两三倍,北温带夏季最高温度将接近100℃. 大质量恒星的死亡 大质量恒星经过一系列核反应后,形成重元素在内、轻元素在外的洋葱状结构,其核心主要由铁核构成.此后的核反应无法提供恒星的能源,铁核开始向内坍塌,而外层星体则被炸裂向外抛射.爆发时光度可能突增到太阳光度的上百亿倍,甚至达到整个银河系的总光度,这种爆发叫做超新星爆发.超新星爆发后,恒星的外层解体为向外膨胀的星云,中心遗留一颗高密天体. 金牛座里著名的蟹状星云就是公元1054年超新星爆发的遗迹.超新星爆发的时间虽短不及1秒,瞬时温度却高达万亿K,其影响更是巨大.超新星爆发对于星际物质的化学成分有关键影响,这些物质又是建造下一代恒星的原材料. 超新星爆发时,爆发与坍塌同时进行,坍塌作用使核心处的物质压缩得更为密实.理论分析证明,电子简并态不足以抗住大坍塌和大爆炸的异常高压,处在这么巨大压力下的物质,电子都被挤压到与质子结合成为中子简并态,密度达到10亿吨/立方厘米.由这种物质构成的天体叫做中子星.一颗与太阳质量相同的中子星半径只有大约10千米. 从理论上推算,中子星也有质量上限,最大不能超过大约3倍太阳质量.如果在超新星爆发后核心剩余物质还超过大约3倍太阳质量,中子简并态也抗不住所受的压力,只能继续坍缩下去.最后这团物质收缩到很小的时候,在它附近的引力就大到足以使运动最快的光子也无法摆脱它的束缚.因为光速是现知任何物质运动速度的极限,连光子都无法摆脱的天体必然能束缚住任何物质,所以这个天体不可能向外界发出任何信息,而且外界对它探测所用的任何媒介包括光子在内,一贴近它就不可避免地被它吸进去.它本身不发光并吞下包括辐射在内的一切物质,就象一个漆黑的无底洞,所以这种特殊的天体就被称为黑洞.黑洞有很多奇特的性质,对黑洞的研究在当代天文学及物理学中有重大的意义. 科学家发现,在木星和土星的表面散放出来的能量比它们所吸收的能量要多,这就意味着木星和土星也可以发光,只是它们发出的是远红外线而不是可见光而已. 当然还需自己了解,如想知道得更详细的话请你看一下有关书籍!
恒星的一生有什么变化?
恒星和宇宙万物,总是处在不断地运动和变化中的。天文学家们通常将恒星的形成到终结的变化叫做“恒星的演化”。研究恒星演化,对更深入地认识我们的太阳及太阳系有重大意义,也是我们了解宇宙构造的基础。研究恒星的演化是很困难的,因为恒星的演变极其缓慢,在我们人的一生中都难以看见恒星的变化。好在恒星很多,它们又处在不同的演化阶段,这才可以了解恒星的一生。比如我们走进一个大公园中,在一大群人中有老年人、中年人与少年,这样,我们就可以了解到人的一生是什么样的,而不必等待上百年才认识整个人生。正是由于恒星的样本很多,人类才能识别出恒星的一生来。仿照人的一生,我们将恒星的一生划分为几个阶段:早期阶段——由弥漫物质在引力作用下形成恒星(胚胎、婴幼儿期)。中期阶段——恒星靠内部的热核反应而发光、发热,一种核反应接着另一种核反应,直到核燃料消耗完(中年、壮年期)。晚期阶段——核反应结束后,恒星发生激烈的坍缩(急速的收缩),有的爆炸了,形成了星际弥漫物质与某种特殊天体(老年临终期)。1.恒星的婴幼儿期的状态在很早以前,宇宙间有些相当大的区域中,存在着极稀薄的弥漫物质,密度约为10~21千克/立方米,即相当于每立方厘米1~10个氢原子,这种物质已被多种观测所证实。当时温度很低,约为10~100开。由于分布不均匀或某种拢动的触发,这种星际物质往往分裂成大团块。团块在自身内部的引力作用下向中心凝聚,逐渐使密度提高到1020千克/立方米~10190千克/立方米,成为“弥漫星云”。多数星云里包含的物质,按质量比例来说,估计约有3/4是氦,1/4是氢,其余的较重元素含量很少,总计不超过4%,它们成为尘埃,分布在星云里。弥漫星云的内部仍然存在着不均匀性,同样会有分裂,并凝聚形成体积小而密度更大的各个星云。此时的星云,小的直径有几光年,大的到上百光年。星云的密度约为10~17千克/立方米。一个大的星云的总质量往往有几千倍于太阳质量,由它可以凝聚出成百上千颗恒星。观测表明,宇宙空间中这类星云是足够多的。由弥漫星云收缩成为恒星,要经过两个阶段,首先是快收缩阶段,而后是慢收缩阶段。快收缩阶段:当星云物质开始收缩时,温度低、密度小、热运动形成的向外的压力也小,向内的收缩力起主要作用,所以物质向内快速凝聚。经过一段时间后,由于物质密度大,辐射不易通过,使恒星的中心部分变得不透明起来。于是引力收缩产生的热量不容易传到外部,逐渐使中心部分物质的温度升高。当中心部分温度达到2000开时,氢分子开始分解为原子,吸收大量热量,使压力急剧减小。这样就使中心物质在引力作用下形成一个小的核心。慢收缩阶段:星云继续收缩的结果是使内部的温度越来越高。温度高,向外的压力就增大。当内部温度达到两三千开时,中心向外的压力增大,接近于和引力相抗衡。这时收缩就变慢了,开始了慢收缩阶段。星云演化的初期阶段,在赫—罗图中用线条表示出来,就是从右上角向下的急剧下降曲线,到拐弯处,就开始进入慢收缩阶段。在慢收缩阶段时的天体也可称为“原恒星”。原恒星收缩到一定阶段时,会发出红外光。此时星体表面温度升高,光度增大,在赫一罗图上就由下向上或由右向左演化到主序星。不同质量的星云与原恒星的演化路线是不一样的。一般来说,质量越大,原恒星慢收缩时间就越短。例如15个太阳质量的原恒星,收缩时间估计为6万年,而0.2个太阳质量的原恒星,收缩时间长达17亿年。像太阳一样的恒星,这一阶段大约需要几千万年。而质量小于5%太阳质量的星云,是不能演化成为恒星的。因为质量太小,星云引力收缩所产生的热量很快就散失掉了,随后就逐渐冷却,成为不发光的黑暗小天体。2.恒星的青壮年时期在原恒星慢收缩过程中,其中心温度、压力和密度会不断上升,当中心温度达到80万开时,开始发生原子核反应。当温度达到800万~1000万开时,氢聚变为氦的原子核反应之火开始点燃,恒星演化到青壮年时期。这是恒星一生中最辉煌的时期,可说是“年轻力壮”,威力无比。恒星内部不断进行的热核反应,为恒星提供了大量的能量。恒星在发出巨大的光和热的同时,还辐射高能的粒子流与射线。此时的恒星处在赫—罗图的主序星位置上。质量大的恒星,内部参加核反应的物质多,产能大,所以它的温度高,亮度大。比太阳质量大3倍左右的恒星便成为高光度的蓝星。质量比太阳小些的恒星,内部参加核反应的物质少,产能小,所以温度低,光度小,为红星。恒星内部的氢很丰富,核反应可以在很长时间内提供能量,所以,恒星在这一阶段的时间很长。像太阳这样的恒星,在主序星阶段要停留约100亿年。一颗恒星在主序星停留时间的长短,与它的质量有关。质量大的恒星,停留时间很短,或者说大质量的星,寿命较短。这是因为大质量恒星的燃料消耗得特别快。大质量恒星的中心还受到特别强的重压,中心区温度比质量小的星高得多,所以热核反应的速度特别快。比太阳质量大10倍的星,在主星序阶段停留只有几千万年。而质量只有太阳几分之一的恒星,消耗的能量不大,能够停留上万亿年。
恒星的一生分哪些阶段?
恒星的演化大体可分为如下阶段: 一、主序是以前的阶段--恒星处于幼年时代. 二、主序是星阶段--恒星处于壮年期. 三、红巨星阶段--恒星处于中年期. 四、白矮星阶段--恒星处于老年期. 大多数恒星的一生,大体是这样度过的.
恒星的一生是怎样的
不同的恒星,会有不同但是总体大致相似的一生:1、形成阶段:恒星在一片混沌的星云中由星云气体和尘埃汇集而成,星云的中间部分逐渐凝结在了一起形成了一颗星体(这颗星体叫做原恒星),而外部星云则开始形成一个圆环,围绕着中心星体旋转。而这些外围星云,则是后面形成诸行星和其它星体的材料。2、幼年阶段:当恒星的质量因为星云中的气体、尘埃不停聚集而变大,最终导致内部温度达到了足够发生核反应时,这颗星体就被“点燃”,开始了全星体范围的核聚变反应,一颗恒星就此诞生了。恒星在幼年阶段亮度较暗,但是却可以放射出比中年期更为强大的恒星风。3、中年期(主序星期):这时候恒星稳定“燃烧”,主要发生氢元素的核聚变反应,它的光、热和引力稳定而深远地影响着它所统治的星系。4、晚年期:这时候的恒星内部氢元素消耗殆尽,接着恒星的氢元素聚变产生的热膨胀力以及辐射能不能够和恒星本身的万有引力相抗衡,接着恒星坍缩,当坍缩的恒星达到了氦元素聚变的温度时,氦元素开始聚变,氦元素聚变可以释放出比氢元素聚变还要巨大的能量,使得恒星极不稳定。如果是中小型行星(除了棕矮星和小型红矮星),则有: 氦元素聚变产生的热膨胀力和辐射能大于恒星本身的万有引力,这使得恒星变得很大很大,体积要大上几百倍甚至几千倍,亮度也因为聚变能量更大的氦聚变而变得亮很多。这个阶段叫做恒星的红巨星阶段。由于恒星的质量有限,恒星不能再进行坍缩,热量无法再次集中,所以氦元素只聚变为了碳元素,没有引发下一步聚变。恒星得以保持上亿年甚至更久的红巨星阶段。 如果是大行星或者是巨行星,则有: 氦元素聚变为碳元素,而其聚变产生的热膨胀力和辐射能不足以和恒星巨大的万有引力相抗衡,恒星并没有膨胀为红巨星,而是开始了碳元素的核聚变反应,而碳元素和核聚变反应放出的能量更为巨大,恒星的体积变大,光度变大几百倍甚至几千倍,颜色变成白色甚至是蓝白色,这个阶段叫做超新星阶段。这个阶段的恒星像硝化甘油炸弹一样极度不稳定,很有可能下一秒钟就发生超新星爆发。5、终结时刻:不同的恒星,有不同的“死法”。先说说中小恒星:中小恒星在氦聚变中膨胀为红巨星,最后由于氦元素反应殆尽,而聚变产生的碳元素无法再次聚变,恒星最后会很安静地坍缩,内核坍缩为体积很小,密度很大的白矮星,外部结构则像烟云一样散开,变成了曾经构成过恒星的星云。而中小恒星的“尸体”白矮星在几百万年的时间中将逐渐散去光和热,最后变成一颗又冷又黑的黑矮星。另外要提到的是棕矮星不会变成红巨星,质量不超过太阳质量0.4倍的红矮星也是不会变成红巨星的,因为即使它们的氢元素耗尽,他们也没有足够的引力来坍缩星体凝聚热量来达成氦聚变的。而我们再说说大型恒星和巨型恒星的“暴死”:超新星阶段的恒星,碳元素的核聚变非常快,放出的能量也非常大,但是依然不足以令恒星严重膨胀,这导致恒星的温度继续升高,碳元素聚变产生的硅元素再次发生核聚变,产生更高的能量,而这个疯狂的轮回会越来越快,越来越剧烈,直到稳定的铁元素的产生。而此时恒星内部的热膨胀力和辐射能已经可以突破恒星巨大的万有引力的束缚了,这时候的恒星则会“hold不住”了,像气球充多了气一样炸开————超新星爆发甚至是极超新星爆发了!超新星爆发是宇宙中已知的最暴虐的天文现象,它产生了极强的光辐射、热辐射、爆炸冲击波、电磁辐射甚至是伽马射线暴,甚至有些巨行星发生的极超新星爆发能够把半径上百光年的地方通通炸平,爆炸威力波及上千光年半径的宇宙空间(著名的天鹰座“创世之柱”就被一千年前的一次超新星爆发的冲击波中被吹散)接着,超新星的内核坍缩,变成致密程度达到你想象不到的东西——中子星或者黑洞,即大型恒星的“尸体”。而超新星爆发时比铁元素更重的元素在超新星爆发中由新聚变形成。所以说,我们的太阳系至少经过一次极超新星爆发的轮回才形成。这里附带说一说恒星的寿命:恒星越大,燃料消耗就越快,寿命就越短。比如说天津四,寿命只有数百万年,而小恒星比如说比邻星,它的燃料消耗很慢,寿命达数百亿年,等我们的太阳“死了”,它依然处于青年期。纯手打花费40分钟,码字不容易,两次审稿,望采纳。
恒星的一生是怎样的
恒星的一生是从形成到消失。恒星演化是一个恒星在其生命期内(发光与发热的期间)的连续变化。生命期则依照星体大小而有所不同。单一恒星的演化并没有办法完整观察,因为这些过程可能过于缓慢以致于难以察觉。因此天文学家利用观察许多处于不同生命阶段的恒星,并以计算机模型模拟恒星的演变。1、以太阳为例: 原恒星 → 主序星 → 红巨星 → 白矮星 → 黑矮星。2、质量小于0.08倍太阳质量:原恒星 → 褐矮星。3、大于1.44倍太阳质量:原恒星 → 主序星 → 红巨星 → (超)新星 → 中子星(行星状星云)→ 黑矮星。4、大于8倍太阳质量:原恒星 → 主序星 → 红巨星 → 红超巨星 → 脉动变星 → 超新星 → 黑洞/中子星 → 黑洞蒸发/黑矮星。5、大于120倍太阳质量:核聚变过于剧烈,极不稳定,易解体。扩展资料:有关恒星:以质量来计算,恒星形成时的比率大约是70%的氢和28%的氦,还有少量的其他重元素。因为铁是很普通的元素,而且谱线很容易测量到,因此典型的重元素测量是根据恒星大气层内铁含量。由于分子云的重元素丰度是稳定的,只有经由超新星爆炸才会增加,因此测量恒星的化学成分可以推断它的年龄。重元素的成份或许也可以显示是否有行星系统。参考资料来源:百度百科-恒星
恒星的一生是怎样演化的???????????????
恒星的一生:气体、原型恒星、褐矮星、主星序、红巨星、白矮星、黑矮星、黑洞。恒星之初是一团冰冷的气体,在自身的引力下,这些气体开始收缩。收缩过程中会逐渐聚合,于是密度和压强就会增大,温度也会升高;达到了临界温度,就会发生氢核聚变,一颗原恒星从此诞生。当原型恒星在引力作用下继续收缩,它会变得越来越热,然后过渡到“褐矮星”或“巨行星”,就像木星一样。它们不会点燃自身的氢气,相反,会逐渐变暗。质量大约在0.05至0.07太阳质量之上的恒星在收缩过程中变得越来越热,直到它们的核心足够热以开始燃烧氢气。当一颗恒星“开启”它的氢燃烧阶段时,说明它已达到它生命周期的“主星序”,并且可以算是一颗真正的恒星。“主星序”核心中的融合过程释放热量和光线,保证恒星能抵抗进一步的重力塌缩,并使其发光,恒星生命周期的大部分时间都在“主星序”的一个点上。最终恒星核中的氢聚合物逐渐耗尽,核心再次开始塌缩,但是恒星的外部区域被向外推。这颗恒星温度逐渐下降,变得更亮,这是红巨星阶段。经过红巨星阶段接下来就进入了白矮星,白矮星被认为是中、低质量恒星演化阶段的最终产物,经过漫长的时间,白矮星的温度将冷却到光度不再能被看见,成为冷的黑矮星。根据其质量,恒星在行星状星云或超新星中终结其生命,其核心将作为一个高密度的物体留下:白矮星,中子星或黑洞。太阳的生命太阳是一颗黄矮星(光谱为G2V),黄矮星的寿命大致为100亿年,目前太阳大约45.7亿岁。 在大约50至60亿年之后,太阳内部的氢元素几乎会全部消耗尽,太阳的核心将发生坍缩,导致温度上升,这一过程将一直持续到太阳开始把氦元素聚变成碳元素。虽然氦聚变产生的能量比氢聚变产生的能量少,但温度也更高,因此太阳的外层将膨胀,并且把一部分外层大气释放到太空中。当转向新元素的过程结束时,太阳的质量将稍微下降,外层将延伸到地球或者火星目前运行的轨道处(这时由于太阳质量的下降,这两颗行星将会离太阳更远)。以上内容参考:百度百科-恒星、百度百科-太阳
恒星的一生会经历哪些阶段?
恒星的演化过程主要分为4个时期,分别是幼年期、壮年期、衰退期以及死亡期。恒星最开始的时候其实只是巨分子云,在初始阶段会被密集的星云气体以及灰尘掩盖,很难被观测到,这个时候被称为博克球状体。之后这个球状物体的中心温度会特别的高,让恒星开始自主发光,达到一个静态平衡。随着时间的流逝就会进入恒星的中年时期,会形成红巨星以及超巨星。而在衰退时期,恒星就会死亡,可能会变成中子星或者黑洞。在红巨星阶段,星球内部的物质不再发生热核反应,但由于外壳对于核的压力会不停的增大,所以会引起其他形状的变化。物理将恒星内部的运动以及能量的产生都联系了起来,一个因素的变化就会引起整体的改变。气体是会产生运动的,这种运动是在引力作用下继续下去的,就会形成最初的恒星。而在中期阶段,内部就会有核反应,一种反应完就会有另一种反应开始,直到把所有的燃料都消耗殆尽。在最后的归宿阶段,恒心还是在引力作用下发生坍塌或者爆发的,可能会让一部分成为星云气体,另一部分成为各种其他的天体,比如说白矮星。大多数恒星的物质是气态的,热传导的作用其实不怎么大,所以内部是很热的。在最后的演化阶段,一个小小的羽毛就有可能造成引力出现变化,让恒星萎缩,也会让巨分子云开始不停的碰撞。这个时候就有可能开始不停的爆发,让一些高速物质被抛出恒星。之后巨分子云碎片会被分解成更小的碎片,会在宇宙中漂泊。所以恒星的一辈子其实是有一个程序的,看起来很短,演化的时间是很长,比人类的寿命要多得多。大质量的恒星在坍塌的过程中会经历几次巨变,也就是我们所说的超新星爆发。