写出恒星的产生和死亡过程
一、恒星的共性 都是由星际气体收缩形成星坯,继而形成原恒星,然后进入到主序星阶段,最后步入晚年至死亡。
二、各种不是质量恒星的步入晚年过程和死亡方式
1..红矮星、橙矮星,当氢耗尽后由于质量相对较小,无法引起氦聚变,因此逐渐冷却下去直到变成黑矮星死亡。
2.黄矮星及其亚巨星,当氢耗尽后通过收缩产生氦聚变,恒星膨胀形成黄巨星、红巨星......直到铁元素占主导,通过猛烈的收缩成为新星,整个外壳被甩掉变成行星状星云,中心变成白矮星,然后经过极漫长的过程逐渐冷却变成黑矮星死亡。
3.蓝白巨星、蓝巨星,过程和上面差不多,只是塌缩更为剧烈成为超新星,然后中心变成中子星,经历漫长岁月后晶化而死亡。
4.蓝超超巨星、沃尔夫-拉叶星,塌缩时形成伽马射线暴,中心直接变成黑洞,然后经过蒸发逐渐死亡,这个过程漫长得令人难以想像。
1、恒星的诞生
设想在银河系里,某个特定的时候,在来自宇宙空间冲击波的作用下,相距很远的原子突然紧紧地拥挤在一起,星际云本来是透明的,但由于原子靠近在一起,微弱的星光不再能穿透通过,这时星际云变成了暗星云。
冲击波的另一个作用效果是使有些地方含有比平均数稍多的原子数,有些地方含有比平均数略少的原子数,含原子数多的地方引力大,会把附近的原子吸引过来。
以这种方式,星际云开始瓦解成团块或球状体。球状体是不稳定的,在引力作用下球状体开始收缩,变得越来越小,其核心的压力越来越大,温度也随之不断上升。
当温度上升到一定程度后,它内部深处的气体开始发光,这时球状体不再是暗黑的了,它已转变为一颗原恒星。
原恒星继续收缩,当原恒星中心的温度达到一千万度时,氢燃烧了,4个氢原子核结合在一起生成了氦核,这就是我们常说的热核反应(氢核聚变)。
在这个过程中,减少的质量转换为纯粹的能量。由于氢燃烧释 放出巨大的能量,原恒星最终能支撑住它的外层质量,于是收缩停止了,一颗恒星由此诞生了。
2、恒星的演化
以太阳为例来说明恒星的演化。
由于太阳核心与表面之间的各壳层仍然包含充裕的氢,在 经过比较短的时间以后,收缩的核心上面的温度达到400万开左右,这个温度高到可使围绕太阳核心的一个壳层内的氢燃烧。
同时,核心的这种收缩把大量的引力能转换成热能,把太阳大气向外推出。
随着壳层氢燃烧的开始,太阳突然有了新的热核反应能源。太阳无活力核心的不断收缩和这种 新的向外大量供应能量,造成太阳发生巨大的膨胀。
当氦耗尽时,便到了类似太阳这样的恒星的生命发展的最后阶段。由于没有能力点燃任何新的热核反应,所以恒星会一直收缩,直到体积与地球大小差不多,这时,太阳就变成了一颗白矮星。
3、恒星的死亡
自然界里,有许多恒星有巨大的质量,有些星系甚至包含40或50个太阳质量的物质。这类恒星的遗骸很有可能大于3个太阳质量,这类恒星的遗骸是电子、中子简并压力所无法支撑的。
自然界中没有任何力量能支撑住它们,因此,在严酷无情的引力作用下它们只能不停地收 缩。
成万亿吨的燃余恒星物质的无比巨大质量从四面八方向里挤压,使这颗星变得越来越小,这颗恒星就这样从宇宙中消失了,遗留下来的东西被称为黑洞。
它由一个奇点(单一的点)和视界组成。黑洞以贪婪的、永无满足的方式吞噬东西,物体一旦掉进黑洞就永远从我们的宇宙中移去了。因为这种物体不再是我们宇宙的一部分,所以它的许多特性便再也检测不到。
加到黑洞上去的不管是1公斤白金,1公斤氢,或者1公斤有生命的组织,我们只把它看作是加上去1公 斤质量,并不考虑在此之前它是什么东西。
它由一个奇点(单一的点)和视界组成。黑洞以贪婪的、永无满足的方式吞噬东西,物体一旦掉进黑洞就永远从我们的宇宙中移去了。
因为这种物体不再是我们宇宙的一部分,所以它的许多特性便再也检测不到。加到黑洞上去的不管是1公斤白金,1公斤氢,或者1公斤有生命的组织,我们只把它看作是加上去1公 斤质量,并不考虑在此之前它是什么东西。
扩展资料简介
拉森设想有一团球状星云的质量和太阳的质量正好相等。他用了一种在当时条件下尽可能最合理地反映一团气体坍缩的计算过程探索了它的变化,他的研究起点不是星际物质,而是密度已经增大的一个云团,相当于大规模坍缩物质中的一粒碎屑。
因此,可以说这种云团的密度早已超过了星际物质:每立方厘米已达6万个氢原子。拉森初始云团的直径大致为其后将由这团物质形成的太阳半径的500万倍。接下来的过程是发生在一段天文学上来说极短暂的时间中,也就是50万年内。
这团气体最初是透光的:每粒尘埃不断发出光和热,这种辐射一点也不受周围气体的牵制,而是畅行无阻地传到外空。这种透光的初始模型也就决定了气体球团的今后的演变。气体以自由落体的方式落到中心去,于是物质在中心区积聚起来。
本来质量均匀分布的一团物质,这时变成越往里密度越大的气体球。这样一来,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。
开始时几乎所有的氢都结合成氢分子:一对对氢原子彼此结成分子。最初气体的温度很低,总也不见升高,这时因为它仍然太稀薄,一切辐射都能往外穿透而溃缩着的气体受到的加热作用并不明显。
要经过几十万年后,中心区的密度才会大到使那里的气体对于辐射变得不透明,而在此以前的辐射一直在消耗热量。这么一来,气体球内部的一个小核心就要升温。后者的直径只有那个始终充满向中心下落物质的原气体球的1/250。
随着温度的上升,压力也就变大,终于使坍缩过程停了下来。这个特密中心区的半径和木星轨道半径差不多,而它所含的质量只及整个坍缩过程中涉及的全部物质的0.5%。物质不断落到内部小核心上,它所带来的能量在物质撞到核心上的时候又成为辐射而放出。同时核心在缩小,并变得越来越热。
这种过程一直要进行下去,直到温度达到大约2000度为止。这时氢分子开始分解,重新变成原子。这种变化对核心的影响很大。于是,核心再度收缩,到收缩时释放出能量把全部的氢都重新变为原子。
这样,新产生的核心只比今天的太阳稍大一点。不断向中心跌下的全部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由此形成。
参考资料来源:百度百科_恒星的结构和演变
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。在巨分子云环绕星系旋转时,一些事件可能造成它的引力坍缩。巨分子云可能互相冲撞,或者穿越旋臂的稠密部分。邻近的超新星爆发抛出的高速物质也可能是触发因素之一。最后,星系碰撞造成的星云压缩和扰动也可能形成大量恒星。
坍缩过程中的角动量守恒会造成巨分子云碎片不断分解为更小的片断。质量少于约50太阳质量的碎片会形成恒星。在这个过程中,气体被释放的势能所加热,而角动量守恒也会造成星云开始产生自转之后形成原始星。
恒星形成的初始阶段几乎完全被密集的星云气体和灰尘所掩盖。通常,正在产生恒星的星源会通过在四周光亮的气体云上造成阴影而被观测到,这被称为博克球状体。
质量非常小(小于一个太阳质量)的原始星的温度不会到达足够开始核聚变的程度,它们会成为棕矮星,在数亿年的时光中慢慢变凉。大部分的质量更高的原始星的中心温度会达到一千万开氏度,这时氢会开始聚变成氦,恒星开始自行发光。核心的核聚变会产生足够的能量停止引力坍缩,达到一个静态平衡。恒星从此进入一个相对稳定的阶段。如果恒星附近仍有残留巨分子云碎片,那么这些碎片可能会在一个更小的尺度上继续坍缩,成为行星、小行星和彗星等行星际天体。如果巨分子云碎片形成的恒星足够接近,那么可能形成双星和多星系统。
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。恒星的亮度和颜色依赖于其表面温度,而表面温度则依赖于恒星的质量。大质量的恒星需要比较多的能量来抵抗对外壳的引力,燃烧氢的速度也快得多。
恒星形成之后会落在赫罗图的主星序的特定点上。小而冷的红矮星会缓慢地燃烧氢,可能在此序列上停留数千亿年,而大而热的超巨星会在仅仅几百万年之后就离开主星序。像太阳这样的中等恒星会在此序列上停留一百亿年。太阳也位于主星序上,被认为是处于中年期。在恒星燃烧完核心中的氢之后,就会离开主星序。
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。失去了抵抗重力的核反应能量之后,恒星的外壳开始引力坍缩。核心的温度和压力像恒星形成过程中一样升高,但是是在一个更高的层次上。一旦核心的温度达到了1亿开氏度,核心就开始进行氦聚变,重新通过核聚变产生能量来抵抗引力。恒星质量不足以产生氦聚变的会释放热能,逐渐冷却,成为白矮星。
积热的核心会造成恒星大幅膨胀,达到在其主星序阶段的数百倍大小,成为红巨星。红巨星阶段会持续数百万年,但是大部分红巨星都是变星,不如主序星稳定。
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。 一些恒星会在核心进行氦聚变,产生一个不稳定和不平衡的反应,以及强烈的太阳风。在这种情况下,恒星不会爆发产生行星状星云,而只会耗尽燃料产生红矮星。
但是小于0.5倍太阳质量的恒星甚至在氢耗尽之后都不会在核心产生氦反应。像比邻星这样的红矮星的寿命长达数千亿年,在核心的反应终止之后,红矮星在电磁波的红外线和微波波段逐渐暗淡下去。
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。 如果白矮星的质量超出钱德拉塞卡极限,电子互斥力会不足以抵抗引力,而会继续坍缩下去。这会造成恒星向外抛出外壳,也就是超新星爆发,标记着恒星的死亡。也就是说,不会有大于1.4倍太阳质量的白矮星。如果白矮星和另外一颗恒星组成双星系统,那么白矮星可能使用来自另外一颗恒星的氢进行核反应并且将周围的物质加热抛出,即使白矮星的质量低于1.4倍太阳质量。这样的爆炸称为新星。
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。
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。
现代科学尚未明确超新星爆发的机制,以及恒星残骸的成分,但是已知有两种可能的演化终点:中子星和黑洞。
中子星
在一些超新星之中,电子被压入原子核,和质子结合成为中子。使得原子核互相排斥的电磁力消失之后,恒星成为一团密集的中子。这样的恒星被称为中子星。
质量要求:塌缩的内核质量超过1.44倍太阳的质量,小于3.2倍太阳的质量。
中子星的大小不超过一个大城市,但是极其致密。由于大部分角动量残留在恒星中,它们的自转会极快,有些甚至达到每秒钟600转。恒星的辐射会被磁场局限在磁轴附近,而随恒星旋转。如果磁轴在自转中会对准地球,那么在地球上每次自转过程中都可能观测到一次恒星的辐射。这样的中子星被称为脉冲星,是最早被发现的中子星。
黑洞
被广泛承认的是并非所有超新星都会形成中子星。如果恒星质量足够大,那么连中子也会被压碎,直到恒星的半径小于史瓦西半径,成为一个黑洞。
质量要求:塌缩的内核质量超过3.2倍太阳的质量。
斯帝芬·霍金(Stephen Hawking)结合广义相对论和量子力学预测了黑洞的存在。在多年来天文学家的努力下,成功观测到了行星不明引力场的影响而改变轨迹,从而可以推论黑洞的存在。根据传统的广义相对论,没有任何物质或者信息可以从黑洞中逃出,但是量子力学允许一些例外(在特定条件下物质发生"Tunnel"现象,物质能够通过一条假想的隧道穿过障碍)。黑洞的存在被绝大部分天文学家支持。
但是仍有一些问题尚待解决。当前的超新星爆发理论尚未完善,不能说明是否恒星可能压缩成为黑洞而不经过超新星爆发,是否有超新星形成的黑洞,以及恒星的初始质量和演化终点的关系。
星云-恒星-红巨星-超红巨星-超新星爆炸-黑洞
-中子星
-白矮星-黑矮星
恒星系统
恒星从诞生到死亡的过程?
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介绍一下一个恒星从生到灭的过程
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...
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