??!耐心的星星,教給我你們的心境,
你們每晚都攀上這古老的天空,
不留空白,不留陰影,不留傷痕,
也沒(méi)有年齡的蹤跡和對(duì)死亡的驚恐。
——愛(ài)默生
原始星云從誕生之日起,到它逐漸演化為一顆穩(wěn)定的恒星,耗費(fèi)的時(shí)間與星云的質(zhì)量密切相關(guān)。星云的質(zhì)量越大,自身的引力就越強(qiáng),演化到主序星階段的過(guò)程就越快。一顆像太陽(yáng)大小的恒星,它的早期演化階段需要40萬(wàn)年左右;而一顆質(zhì)量比太陽(yáng)大五倍的恒星,它的幼年期只有幾萬(wàn)年;如果恒星的質(zhì)量只有太陽(yáng)的質(zhì)量的一半,就需要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的4億年才能進(jìn)入它的成熟期。
在主序星階段,由于熱核反應(yīng)維持著光和熱的輻射,恒星的基本性質(zhì)沒(méi)有太大的變化,這種狀況一直維持到中心區(qū)域的氫聚變?nèi)剂虾谋M為止。在這個(gè)階段,恒星的中心區(qū)域的氫聚變成氦的過(guò)程使氦核的數(shù)量不斷增加。當(dāng)中心區(qū)域的氫基本上耗盡時(shí),主序星階段將結(jié)束,恒星的性質(zhì)將發(fā)生明顯的變化。
恒星在主序星階段的性質(zhì)如何,能夠維持多長(zhǎng)的時(shí)間,主要取決于恒星的質(zhì)量。質(zhì)量比較大的恒星由于引力較強(qiáng),需要有較高的溫度才能提供足以抗衡引力的熱壓力,因此,這些恒星的內(nèi)部溫度比較高,因而能夠以較快的速率燃燒它們的氫。一顆質(zhì)量為太陽(yáng)質(zhì)量的幾十倍的恒星,它的主序星階段只能維持幾百萬(wàn)年到幾千萬(wàn)年,是一顆光度大、表面溫度高的藍(lán)巨星;質(zhì)量等于幾倍太陽(yáng)質(zhì)量的恒星將成為一顆白色的或黃紅色的恒星,在主序星階段能夠維持幾十億年;我們的太陽(yáng)是一顆黃矮星,有長(zhǎng)達(dá)100多億年的壽命;質(zhì)量更小的恒星在主序星階段的光度就比較小、表面溫度也比較低,是一顆紅矮星,它們的壽命長(zhǎng)達(dá)幾千億年到幾萬(wàn)億年;質(zhì)量小于十分之一太陽(yáng)質(zhì)量的星云,由于自身的引力小,中心溫度還未達(dá)到氫核聚變的條件就停止收縮而穩(wěn)定下來(lái),此后,它們將繼續(xù)緩慢地收縮,并且將引力能釋放出來(lái),最后成為一顆黑矮星。
當(dāng)恒星的中心區(qū)域的氫基本上耗盡之后,氫聚變反應(yīng)所提供的能量已經(jīng)不足以維持光和熱的輻射,核心部分的熱壓力就抵擋不住它自身強(qiáng)大的引力了,這時(shí),恒星整體開始迅速收縮。收縮過(guò)程使溫度上升,最終使中心區(qū)域的外圍開始?xì)渚圩兂珊さ姆磻?yīng)而穩(wěn)定下來(lái)。在中心區(qū)域,由于沒(méi)有足夠的熱壓力,物質(zhì)將繼續(xù)收縮,同時(shí)釋放出巨大的引力能,其中有一部分用來(lái)提高核心部分的溫度,另一部分則使繼續(xù)燃燒的外層膨脹,半徑擴(kuò)大幾千倍。在這個(gè)階段,主序星將轉(zhuǎn)變成體積巨大,密度很小,表面溫度很低,但光度卻很大的紅巨星。如果恒星的質(zhì)量很大,這個(gè)階段就會(huì)轉(zhuǎn)變成紅超巨星。
一顆紅超巨星 獵戶座α星:距離地球600光年。紅超巨星是恒星走近其生命終點(diǎn)的標(biāo)志,是超新星的前身。這顆一等亮星是除太陽(yáng)之外人類直接觀測(cè)到其表面的第一顆恒星。 |
當(dāng)恒星的中心區(qū)域繼續(xù)收縮時(shí),溫度有可能超過(guò)一億度,這時(shí),新一輪的聚變反應(yīng)開始了,三個(gè)氦核在這樣的高溫下將聚變成一個(gè)碳核。依靠這種反應(yīng)所釋放的巨大的能量,恒星繼續(xù)維持著光和熱的輻射。當(dāng)中心區(qū)域的氦也耗盡之后,它再次收縮,外層區(qū)域再次膨脹。結(jié)果,中心區(qū)域的溫度升得更高,表面溫度降得更低,成為一顆紅超巨星。此后,恒星加快了它的演化步伐,向著其生命的終點(diǎn)進(jìn)發(fā)。這是恒星演化的終局,它的命運(yùn)怎樣,將取決于恒星的質(zhì)量。
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