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恒星的演化过程是什么

2018-05-11 17:23:56
|曾扬

  恒星的起源和演化,长久以来一直是天文学中最基本、也最令人感兴趣的问题。小编就和大家分享恒星的演化过程,来欣赏一下吧。

  恒星的演化过程

  (一)恒星的形成

  恒星形成可分为两个阶段:

  第一阶段是星云阶段,由极其稀薄的物质凝聚成星云并进一步收缩成原恒星。

  第二阶段是原恒星阶段,由原恒星逐渐发展成为恒星。一般把处于慢收缩阶段的天体称为原恒星。原恒星进一步形成恒星的收缩过程要持续几百万到几千万年。

  (二)恒星的演化

  恒星的演化如同人的一生,经历从青壮年到更年期、老年期的过程。

  (1)恒星的“青壮年期”

  恒星的“青年期”和“壮年期”是一生中最长的黄金阶段,这时的恒星称为主序星。人们迄今所知的恒星约有90%都属主序星。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。核燃烧使恒星内部物质产生向外的辐射压力,当辐射压力与引力达到平衡时,恒星的体积和温度就不再明显变化。

  (2)恒星的“更年期”

  恒星的“更年期”出现在恒星核心部分的氢完全转变成氦后,例如有7个太阳质量大小的恒星的“更年期”大约在形成的2600万年后出现。这一阶段恒星核心经历这些不同的核聚变反应,恒星也经历多次收缩膨胀,其光度也发生周期性的变化。最后产生巨大辐射压力,自恒星内部往外传递,并将恒星的外层物质迅速推向外围空间,形成红巨星、红超巨星。

  (3)恒星的“老年期”

  恒星的“老年期”是从一颗恒星变成红巨星开始进入这一阶段的。由于恒星的体积急剧增大,导致恒星的表面温度下降,因而颜色变红。同时,恒星发光表面的面积剧增,致使整个恒星发出的光大大增强,从而大为增亮。这种又红又亮的恒星就是红巨星。

  (三)恒星的归宿

  恒星内部的热核反应是不会永远进行下去的,当恒星的核燃料耗尽时恒星也走到了它的尽头。由于恒星自身物质之间的巨大引力始终存在,随着恒星内部热核反应的停止,尽管恒星外层部分会出现膨胀、爆发等复杂的变动,核心部分却必定在引力作用下发生急剧的收缩、即所谓引力坍缩。因此当恒星内部的核燃料消耗殆尽时,常会发生一场空前激烈的爆发。整个星体或者炸得粉碎,把恒星物质重新抛人广袤的星际空间,成为产生新一代恒星的原料,或者只剩下一个残骸。

  恒星的归宿因初始质量不同而有三种不同的结局,即白矮星、中子星和黑洞。

  恒星演化原因

  20世纪30年代,物理学家从理论上发现,原子核反应会产生巨大的能量。用这种理论来研究太阳的能源,发现太阳的能源正好可以用核反应来解释。

  各种年龄的恒星内部发生着各种热核反应;恒星演化过程中会发生一系列热核反应,轻元素逐渐向重元素转化,逐渐改变恒星的成分,改变恒星的内部状态。并且,发生这些热核反应所需要的温度也越来越高。

  恒星内部热核反应所产生的能量以对流、传导和辐射三种方式传输出来。由于大多数恒星的物质是气态的,热传导作用不大,只有内部极其致密的特殊恒星(例如白矮星),内部热传导才比较显著。大多数恒星内部主要依靠辐射来传输核反应产生的能量,传输的速度相当慢,例如太阳把它深达70万千米的中心处的能量传输到表面,需要1000万年。对流传输能量的速度比辐射快得多,但是不同质量的恒星,对流层的位置和厚度很不一样。主星序左上部的恒星,质量大,中心区是小的对流核,外面是辐射包层。主星序中下部的恒星,质量较小,内部辐射层很厚,仅表面有较薄的对流层。主星序右下部的恒星,质量很小,整个恒星是对流的。恒星内部产生的能量决定了它的表面温度和光度。物理定律把恒星内部的运动、能量的产生、能量的传递和消耗与它的温度、压力、密度、成分等因素联系了起来。其中一个因素的变化会引起其他因素的变化。因此,研究天体的演化就是要在物理定律的制约下,说明各种因素如何协调地变化。

  按照天体的质量和化学成分,运用物理定律,可以计算出不同时间的内部结构,即从恒星中心到表面各层的温度、密度、压力、能流及恒星辐射的总光度和表面温度等物理量,从而可以确定恒星在赫罗图上的位置;这样还可以得出恒星的结构与物理参量随时间的变化情况,这样也就得出了恒星演化的过程,也就可以看出恒星在赫罗图上位置移动。这就是研究恒星演化的基该方法。

  把核反应理论应用于恒星演化,计算的结果正好符合观测的数据,证明了这种理论及其应用的正确性。于是,恒星演化理论开始发展了起来。

  恒星的介绍

  恒星是由引力凝聚在一起的一颗球型发光等离子体,太阳就是最接近地球的恒星。在地球的夜晚可以看见的其他恒星,几乎全都在银河系内,但由于距离遥远,这些恒星看似只是固定的发光点。历史上,那些比较显著的恒星被组成一个个的星座和星群,而最亮的恒星都有专有的传统名称。天文学家组合成的恒星目录,提供了许多不同恒星命名的标准。

  至少在恒星生命的一段时期,恒星会在核心进行氢融合成氦的核聚变反应,从恒星的内部将能量向外传输,经过漫长的路径,然后从表面辐射到外太空。一旦核心的氢消耗殆尽,恒星的生命就即将结束。有一些恒星在生命结束之前,会经历恒星核合成的过程;而有些恒星在爆炸前会经历超新星核合成,会创建出几乎所有比氦重的天然元素。在生命的尽头,恒星也会包含简并物质。天文学家经由观测其贯穿间的运动、亮度和光谱,确知一颗恒星的质量、年龄、化学元素的丰度,和许多其它属性。​

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