1、當一顆恒星度過它漫長的青壯年期——主序星階段,步入老年期時,它將首先變?yōu)橐活w紅巨星。
2、 稱它為“巨星”,是突出它的體積巨大。
(資料圖)
3、在巨星階段,恒星的體積將膨脹到十億倍之多。
4、 稱它為“紅”巨星,是因為在這恒星迅速膨脹的同時,它的外表面離中心越來越遠,所以溫度將隨之而降低,發(fā)出的光也就越來越偏紅。
5、不過,雖然溫度降低了一些,可紅巨星的體積是如此之大,它的光度也變得很大,極為明亮。
6、肉眼看到的最亮的星中,許多都是紅巨星。
7、 恒星依靠其內(nèi)部的熱核聚變而熊熊燃燒著。
8、核聚變的結(jié)果,是把每四個氫原子核結(jié)合成一個氦原子核,并釋放出大量的原子能,形成輻射壓。
9、處于主星序階段的恒星,核聚變主要在它的中心(核心)部分發(fā)生。
10、輻射壓與它自身收縮的引力相平衡。
11、 氫的燃燒消耗極快,中心形成氦核并且不斷增大。
12、隨著時間的延長,氦核周圍的氫越來越少,中心核產(chǎn)生的能量已經(jīng)不足以維持其輻射,于是平衡被打破,引力占了上風。
13、有著氦核和氫外殼的恒星在引力作用下收縮,使其密度、壓強和溫度都升高。
14、氫的燃燒向氦核周圍的一個殼層里推進。
15、 這以后恒星演化的過程是:內(nèi)核收縮、外殼膨脹——燃燒殼層內(nèi)部的氦核向內(nèi)收縮并變熱,而其恒星外殼則向外膨脹并不斷變冷,表面溫度大大降低。
16、這個過程僅僅持續(xù)了數(shù)十萬年,這顆恒星在迅速膨脹中變?yōu)榧t巨星。
17、 紅巨星一旦形成,就朝恒星的下一階段——白矮星進發(fā)。
18、當外部區(qū)域迅速膨脹時,氦核受反作用力卻強烈向內(nèi)收縮,被壓縮的物質(zhì)不斷變熱,最終內(nèi)核溫度將超過一億度,點燃氦聚變。
19、最后的結(jié)局將在中心形成一顆白矮星。
20、 質(zhì)量大的恒星,在氫燃料耗盡之后,不但能將氦合成氧,將核心的氧轉(zhuǎn)化為碳,其核心溫度甚至高得足以將碳合成更重的元素例如硅,直至合成鐵。
21、 由于核心產(chǎn)生高熱,恒星的外殼會膨脹得比紅巨星更大,成為超紅巨星。
22、 當鐵被合成后,恒星便無法將鐵合成至更重元素來產(chǎn)生能量,因為這個過程反過來是需要能量的。
23、由于沒有能量產(chǎn)生,核心將會因引力而塌縮,密度亦越來越高,核心的質(zhì)子與電子在巨大壓力下結(jié)合成中子,并產(chǎn)生中子簡并壓力抗衡核心的進一步收縮,形成非常堅硬的核心。
24、 在它處于超紅巨星階段時,其核心最終還會坍縮并升溫,并引發(fā)新一輪的核聚變,發(fā)生一系列由較輕元素聚變?yōu)檩^重元素的核反應(yīng)。
25、內(nèi)部的核燃燒將按下面的順序逐一進行: 大約2×108K,氦聚變?yōu)樘? 大約在109K,碳被點燃,在一系列核反應(yīng)中生成O16, Ne20, Na23, Mg24, Si28等元素,繼氧核反應(yīng)熄火后,硅鎂等陸續(xù)燃燒,直到其中心區(qū)生成大量的鐵、鎳等元素為止。
26、 最大質(zhì)量的恒星,一般都能完成上述全過程。
27、一般的恒星,核聚變能夠進行到在哪一級,主要取決于其質(zhì)量的大小。
28、我們的太陽只能發(fā)生兩級核反應(yīng),就會進入衰亡階段,變成白矮星。
29、在多級核反應(yīng)過程中,會出現(xiàn)一些不穩(wěn)定期,使恒星出現(xiàn)周期性的膨脹和收縮、變熱和變冷,這樣的恒星被稱為“造父變星”,造父變星在我們銀河系中就有。
30、 在熱核反應(yīng)之后,恒星主要能生成哪類元素,與其質(zhì)量的大小密切相關(guān)。
31、若恒星的質(zhì)量不夠大,核反應(yīng)只能進行到某個階段中止,直接進入滅亡狀態(tài)。
32、不同質(zhì)量的恒星,其核反應(yīng)的最終結(jié)局大體如下: 質(zhì)量小于0.08個太陽——氫不能點火,將不能進行任何核反應(yīng),例如木星。
33、 質(zhì)量在0.08—0.35個太陽之間——氫能點火,但點不著氦的核反應(yīng),氫熄火后即結(jié)束核燃燒階段。
34、 質(zhì)量在0.35—約4個太陽之間——氫熄火后氦能正常點燃,但氦熄火后碳卻不能點燃,例如太陽。
35、 質(zhì)量在大約4—10個太陽之間——核反應(yīng)的情況不十分清楚。
36、 質(zhì)量大于10個太陽——氫、氦、碳、氧、氖、硅等都能逐級點燃,最后在中心形成鐵核,中心之外則是各種未燒盡的輕元素(Si、Mg、Ne、O、C、He、H)組成的殼層結(jié)構(gòu)。
37、看來,我們的地球就是這類大恒星殘骸爆發(fā)后的碎片形成的。
38、 核心外圍的物質(zhì)仍然在急劇塌縮,并與堅硬的核心相撞,產(chǎn)生強大的沖擊波,將恒星的外殼于短時間內(nèi)炸毀,稱為II形超新星。
39、在這一瞬間,比鐵更重的元素會在此時合成,爆炸所產(chǎn)生的光度有時比整個星系所有恒星光度的總和更亮。
40、 超新星爆炸后,恒星可有三種不同的結(jié)局: 如果爆炸后殘余的核心的質(zhì)量少于太陽質(zhì)量的1.4倍,核心會演化為白矮星。
41、 爆炸后殘余的核心,假如其質(zhì)量介乎太陽質(zhì)量的1.4至3倍,中子簡并壓力便能抗衡恒星的收縮,形成穩(wěn)定的中子星。
42、 但當殘余核心的質(zhì)量大于太陽質(zhì)量的三倍,中子簡并壓力也無法抗衡恒星的收縮,并且再沒有任何力量可以阻止恒星的塌縮,形成黑洞。
本文分享完畢,希望對大家有所幫助。
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