恒星衰老后会变成什么样(恒星衰老后会变成什么)-观天下
1、恒星衰老后--》红超巨星--》白矮星--》中子星--》黑洞 ,后面这些都可以填附上恒星的演变弥漫于银河系中的星际物质(尘埃和气体,主要由氢和氦组成),在万有引力的作用下聚集起来,形成星体。
2、聚集过程中它们的引力势能转化为热能,使原本很冷的物质温度升高,如果聚集成星体的物质很多,多到相当于太阳质量或大于太阳质量,引力势能转化成的大量热能可使星体内的温度升高到1000万度,从而点燃星体中的氢的聚变反应。
3、这时,一颗发光发热的恒星就诞生了。
(资料图片仅供参考)
4、如果星体的质量小于0.1 M⊙,点燃不了氢的聚变反应,不可能是恒星,只能是行星。
5、恒星中氢燃烧生成氦的热核反应,大约可以维持100亿年,这时,恒星处在一个长期稳定的时期,这个时期约占恒星寿命的99%。
6、这样的恒星称为主序星。
7、我们的太阳就是处于主序星阶段的恒星,它的中心温度高达1500万度,压强达到3×1016Pa,那里正进行着猛烈的热核反应,太阳已经在主序星阶段燃烧了50亿年,目前正处在它的中年时期。
8、恒星的存在,一方面依赖于万有引力把物质聚集在一起,不至于漫天飞扬,另一方面则靠热核反应产生的热量,造成粒子迅速运动,产生排斥效应,使物质不至于收缩到一点。
9、正是万有引力的吸引作用与热排斥作用这对矛盾的存在,才保证了恒星的生存。
10、当恒星中心部分的氢全部燃烧之后,恒星中部的热核反应就停止了,这时万有引力战胜了热排斥,星体开始收缩。
11、由于恒星表面的温度远低于中心部分(例如太阳中心温度为1500万度,而表面温度只有6000度),那里还没有发生过氢合成氦的热核反应。
12、这时随着星体的塌缩,恒星外层的温度开始升高,那里的氢开始燃烧,这就导致恒星外壳的膨胀。
13、外壳的膨胀和中心部分的收缩同时进行,中心部分在收缩中温度升高到1亿度,开始点燃那里的氦,使之合成碳,再合成氧,这些热核反应短暂而猛烈,像爆炸一样,称为“氦闪”。
14、这种过程大约经历100万年,在整个天体演化中,这时一个很短的“瞬间”。
15、此后几亿年中,恒星进入一个短暂的平稳期。
16、当中心部分的氦逐渐燃烧完之后,外层氢的燃烧不断向更外部扩展,星体膨胀的越来越大,膨胀到原来的10亿倍。
17、由于外壳离高温的中心越来越远,恒星表面的温度逐渐降低,从黄色变面红色。
18、由于体积巨大,这种红色巨星看起来很明亮,称为红巨星。
19、50亿年后,我们的太阳也将由主序星演变成这样的红巨星,膨胀的太阳将逐步燃烧吞食水星、金星和地球。
20、地球的轨道将被包在红巨星之内。
21、海洋将全部沸腾蒸干,地球的残骸将继续在红巨星内部公转,红巨星外层气体灼热而稀薄,比我们实验室中所能得到的最好的真空还要空,所以地球仍然存在,并继续转动。
22、当然生命已不可能在地球上生存。
23、核能源进一步枯竭之后,红巨星将抛出一些气体,形成“行星状星云”。
24、这个阶段,红巨星的中心部分将塌缩,形成小而高密、高温的白矮星。
25、白矮星的密度一般在0.1~100t/cm3之间。
26、白矮星温度高,呈白色;体积小,因而亮度小。
27、随着热核反应的逐渐停止,白矮星将逐渐冷却成为黑矮星,黑矮星是一颗比钻石还要硬的巨大星体。
28、白矮星冷却成黑矮星的过程十分缓慢,可能需要100亿年左右。
29、可以说,在宇宙间,至今还没有生成一颗黑矮星。
30、白矮星的主要化学成分是高密度的碳和氧。
31、那么宇宙中硅、镁、铁等元素来自何方呢?它们来自超大质量恒星的演化。
32、如果一颗恒星,在中心部分氢--氦热核反应终止,开始向红巨星演变时,还有8 M⊙以上的太阳质量,那么它们会发生更深层次的热核反应。
33、这种超大质量恒星内部,在塌缩时巨大的引力势能可把那里的温度加热到6亿度以上,使用权碳发生聚合反应生成氖和镁,这时进一步升高到10亿度,氖和氦又合成镁。
34、此反应导致温度再升到期15 亿度以上,氧开始燃烧合成硫、硅等元素。
35、然后,温度进一步升到30 亿度以上,硅开始燃烧,并引发成百上千种的核反应,最终生成铁。
36、超过8 M⊙以上的太阳质量的主序星在演变成超红巨星之后,中心温度可升高到30 亿度,生成以铁为中心的核,当生成的铁核越来越大,仅靠原子间的电子斥力已不能支撑它自身的重量,这时,铁核进入白矮星状态,电子的泡利斥力将起来抗衡万有引力。
37、当铁核质量超过1.4M⊙时,铁核突然塌缩,电子将被压入原子核中,与其中的质子中和生成中子,成为中子星。
38、中子星和白矮星有些相似,它不是靠热排斥或电磁作用来抗衡引力,而是靠中子间的泡利斥力来抗衡。
39、中子星是一种非常致密的天体,它自身的万有引力可将相当于一个太阳质量的物质压缩在半径为10千米的球体内。
40、也就是说,一匙中子星的质量差不多相当于地球上一座大山的质量。
41、其密度高达1 亿~10亿t/ cm3。
42、在中子星的形成过程中,猛然的大爆炸把部分重元素抛向太空,成为星际物质。
43、这些星际物质在适当的情况下可以形成新的恒星、行星,或被其它恒星俘获,聚集成行星。
44、这就是行星中重元素的来源。
45、中子星的质量有个上限,大约为3~4 M⊙,超过这一极限的中子星是不稳定的,会进一步塌缩形成黑洞。
46、几十年前,科学家们根据爱因斯坦广义相对论的理论研究,预言了一种叫做黑洞的天体。
47、黑洞是一种奇怪的天体。
48、它的体积很小,而密度却极大,每立方厘米就有几百亿吨甚至更高。
49、假如从黑洞上取来一粒米那样大的一块物质,就得用几万艘万吨轮船一齐拖才能拖得动它。
50、如果使地球变成一个黑洞,其体积就象一个乒乓球。
51、因为黑洞的密度大,所以它的引力也特别强大。
52、黑洞内部的所有物质,包括速度最大的光都逃脱不了黑洞的巨大引力。
53、不仅如此,它还能把周围的光和其它的物质吸引过来。
54、黑洞就象一个无底洞,任何东西到了它那儿,就不用想再出来,给它命名黑洞是再形象不过了。
55、黑洞既然看不见,那么我们用什么方法来找到它们呢?这就得利用黑洞的巨大引力作用了。
56、如果黑洞是双星系统的一个成员,而另一个成员是可观测恒星,那么由于黑洞的引力作用,恒星运动会发生有规律的变化,从这种变化可以控测出不可见黑洞的存在。
57、还有黑洞周围的物质在黑洞的巨大引力的吸引下,会表现出古怪的运动方式。
58、它们在源源不断地流入黑洞时,会发射出很强的X射线、γ射线等,这是目前寻找黑洞的另一条线索。
59、此外,黑洞还会影响邻近光线的传播,产生所谓的引力透镜现象。
60、“天鹅X-1”是个很强的X射线源,它有一颗看不见的伴星,根据“天鹅X-1”的运动,可以判断这颗伴星的质量约为太阳质量的10倍,很多人认为它可能是个恒星级的黑洞。
61、有些人认为我们银河系的中心也有一个大黑洞庭湖,它的质量是太阳的百万倍。
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