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有人能介绍下恒星形成过程,演变过程吗?(如白矮星,红巨星)?

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有人能介绍下恒星形成过程,演变过程吗?(如白矮星,红巨星)?

1051人浏览更新于 2023-05-24 10:01:46
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2020-05-09 12:17
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恒星的主要形成方式是由星云物质聚合而成,星云物质主要来自前代恒星的爆炸残余,而最初的星云物质来自最初的宇宙大爆炸。星云物质主要成分是氢和氦,这也是宇宙中比例最多的物质,也是宇宙诞生后形成的主要物质。

星云在引力作用下(也可以是内部颗粒之间的引力,也可以是外部的引力),开始慢慢聚集,并形成转动,这样就逐渐形成了中心天体。当中心天体的质量达到一定界限以后,就会引发核心区域的聚变反应,也就生成了原始恒星。

产生聚变反应是恒星形成的主要标志,这时的原始恒星开始释放能量,并进一步收缩体积,最终形成了恒星。

这时恒星进入了稳定的主序星阶段,也就是今天我们看到的大部分恒星的阶段,这个阶段的寿命是由质量决定的,质量越小寿命越长,比如太阳质量的恒星主序星寿命为100亿年左右。

当主序星阶段结束时,会根据质量的不同演化为不同的天体。如质量在8倍太阳质量以下的恒星,会演化为白矮星;质量在8~30倍的会演化为中子星;而质量在30倍以上的会演化为黑洞。

这是因为质量越大的恒星,其内部的反应更剧烈,温度和压力也更高,这样就会产生更重的聚变反应。如太阳目前主要是氢聚变反应,但随着演化,氢元素减少,氦元素增多,未来温度升高后就会演化为氦聚变。而太阳质量的恒星最多只能进行到碳氧聚变为止,更重元素的聚变需要更高的温度,所以只能质量更大的恒星才可以形成。

而30倍以上的恒星可以聚变到铁56,这是恒星聚变的极限了,因为超过这个节点,聚变反应吸收的能量将大于释放的能量,于是恒星无法继续聚变了。

当恒星进行到聚变的极限后,就会爆炸,而更大质量的恒星爆炸的威力就越大,这样对核心部分产生的压力也越大,于是在不同的压力下,就形成了白矮星,中子星和黑洞三类天体了。

而随后的命运,白矮星与中子星不再产生新的能量,只是消耗内部的能量,在漫长的时间后,会冷却而形成一个低温不发光的球体。而黑洞则因为存在蒸发现象,也会在更为漫长的未来蒸发干净。

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我们就以太阳作为例子说明下其演变过程,太阳是位于太阳系中心的恒星,它几乎是热等离子体与磁场交织着的一个理想球体。太阳是在大约45.7亿年前在一个坍缩的氢分子云内形成。太阳形成的时间以两种方法测量:太阳目前在主序带上的年龄,使用恒星演化和太初核合成的电脑模型确认,大约就是45.7亿年。这与放射性定年法得到的太阳最古老的物质是45.67亿年非常的吻合。太阳在其主序的演化阶段已经到了中年期,在这个阶段的核聚变是在核心将氢聚变成氦。每秒中有超过400万吨的物质在太阳的核心转化成能量,产生中微子和太阳辐射。以这个速率,到目前为止,太阳大约转化了100个地球质量的物质成为能量,太阳在主序带上耗费的时间总共大约为100亿年。

太阳没有足够的质量爆发成为超新星,替代的是,在约50亿年后它将进入红巨星的阶段,氦核心为抵抗引力而收缩,同时变热;紧挨核心的氢包层因温度上升而加速聚变,结果产生的热量持续增加,传导到外层,使其向外膨胀。当核心的温度达到1亿K时,氦聚变将开始进行并燃烧生成碳。由于此时的氦核心已经相当于一个小型“白矮星”(电子简并态),热失控的氦聚变将导致氦闪,释放的巨大能量使太阳核心大幅度膨胀,解除了电子简并态,然后核心剩余的氦进行稳定的聚变。从外部看,太阳将如新星般突然增亮5~10个星等(相比于此前的“红巨星”阶段),接着体积大幅度缩小,变得比原先的红巨星暗淡得多(但仍将比现在的太阳亮),直到核心的碳逐步累积,再次进入核心收缩、外层膨胀阶段。这就是渐近巨星分支阶段。

继红巨星阶段之后,激烈的热脉动将导致太阳外层的气体逃逸,形成行星状星云。在外层被剥离后,唯一留存下来的就是恒星炙热的核心——白矮星,并在数十亿年中逐渐冷却和黯淡。这是低质量与中质量恒星演化的典型。

2020-05-12 20:27
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我是热爱天文的“弄潮科学”,我来回答这个问题。

恒星的形成过程漫长又复杂,它是由引力聚集到一起的发光等离子球体。形成后的表面温度可以高达2500~70000℃,甚至几亿℃,内部温度可以有几十亿℃。质量可以有太阳的几百倍以上,体积可有太阳的近两千倍以上,寿命可有50万~几万亿年。

距离我们最近的恒星就是太阳,太阳的表面温度有5770℃,中心温度有1500万℃,质量有1.989×10^30kg(地球的33万倍),体积是1.412×10^18km³(地球的130万倍)。

恒星主要是由氢与氦构成的气态巨星,按照光谱分类可分为:淡蓝色O型,蓝白色B型,白色A型,金白色F型,黄色G型,橙色K型,红色M型,橙红色R与N型,红色S型。一般的蓝色是大型恒星,红色是小型恒星,太阳就是中型的黄矮星。

恒星的形成

宇宙诞生之初,只有轻质量的氢气与氦气充斥其中。然而这些气体分布并不均匀,就像在一个水盆里滴一滴墨水,墨水的密度虽然是一样的,但在水里晕开时仍然会有脉络,有些还会聚集成一个小团。

而那些在引力作用下聚集的氢气云,在一定程度后会由于内、外部引力不平衡而发生坍缩。内部气体不断坍缩,压力增加,密度与温度都不断增加,使坍缩更快了。当内部的压力能与外部的引力相抗衡时,一个星坯就形成了。

如果这团星云足够大,温度足够高,中心的氢核就会被“点燃”(氢的燃点温度是400万℃),产生氢氦聚变反应,一颗恒星就诞生了。

小于0.8倍的恒星它中心的氢核是点不燃的,就像木星。0.35~2.25倍太阳直径的恒星,内部的氢核就能被点燃,后期的氦也被点燃发生“氦闪”,就像太阳。2.25~4倍太阳直径的恒星在点燃氢核形成恒星后期,会发生中子核反应。4~8倍太阳直径的恒星在氢元素燃完后,碳、氧、钠继续反应,最后会超新星爆炸。如果是8~10倍以上太阳直径的恒星不是超新星爆炸就是坍缩成黑洞,或许最后是白洞或消失。

因为恒星的形成过程都是几千万、几十亿年,所以天文学家无法跟踪观测,这些数据都是通过观测宇宙中不同阶段的恒星得出的结论。

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