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恒星的世界:五彩斑斓里的神秘

2017年05月31日 10:09  来源:人民网  

  不同质量的恒星会有不同的归宿

  恒星之所以能够在长久的时间里,保持基本稳定状态,是因为恒星内部的核聚变反应。核反应将大气中的氢转变为氦,转变过程的同时释放出大量的能量。这些强大的能量由内向外进行传递,为恒星提供一股向外的辐射压力。而这股压力,能帮助恒星不断抵御自身的引力,如果没有这种自内向外的压力,那恒星将在引力的作用下不停向中心收缩。

  银河系存在古老恒星追溯宇宙137亿年演变

  然而,无论哪种巨大的反应,恒星内部的核反应燃料最终会有耗尽的一天。所以,一旦恒星中央氢变氦反应停止,那些与引力对抗的能量消失,恒星就会迅速收缩。恒星中央的氦核在迅速收缩过程中,可以释放出巨大的能量,而这种能量会将恒星表面的氢点燃,使恒星表面迅速膨胀,转化为一颗巨星;另一方面,这种能量向内则会将氦核点燃加热,当氦核的温度急剧升高时,就能够再次产生氦核聚变,而这次聚变后则会产生碳和氧的核反应。氦使用完以后是碳和氧以及硅等元素,最后形成致密的铁核。

  不过并不是所有的恒星都可以演化到最后产生铁核的阶段。以太阳为例,太阳是质量相对比较小的恒星,当太阳内部氦耗尽后,由于自身物质的总量不够,那些碳和氧坍缩所释放的引力能量将无法再次将核心加热,所以碳氧坍缩会一直进行,直到密度达到一定程度时才会逐渐停下来。太阳外层物质则继续向外不断地膨胀,逐渐弥漫成行星状的星云。随着时间的流逝,恒星慢慢冷却,温度和光亮不断降低,最后将不再发光发热,人类也就无法再观测到它。

  小麦哲伦星云中的婴儿期恒星

  这是质量较小的恒星的归宿,对于那些质量较大的恒星,当它们到了生成铁核的阶段时,由于质量不同,最后的结局也会不同。那些质量比太阳大4倍到8倍的恒星,它们所残留下来的内核质量会超过太阳质量的1.44倍,这个时候恒星将会继续进行坍缩过程,并且该过程会进行得很快,从而释放出新能量,新能量会再次以猛烈爆炸的形式爆发,将内核之外的所有残余物质全部抛向太空,从而形成一次新的超级爆炸。

  如果恒星质量再大一点,恒星的内核会不停的坍缩,直至形成一个黑洞,恒星表面的物质则会在猛烈的新星爆炸中,被散布到广阔的星际中去。

  无论哪种恒星,它的质量决定了自身具有多大的引力,而自身所具备的引力,则是主导恒星演化的首要物理因素,该因素则掌控着不同质量的恒星最终走向何种命运和归宿。

  恒星世界的“侏儒”和“巨人”

  在恒星世界里,存在巨大的差别,大恒星和小恒星之间的差距远远超过了我们的想象,不同恒星之间的体积差距甚至可以达上亿倍。

  宇宙中最大的恒星比太阳大1500倍

  太阳的直径为140万千米,太阳的体积可以容纳130万个地球,这似乎已经很大了。但是在恒星的世界里,还有很多恒星比太阳更大。例如,仙王座VV星的直径是太阳的1600倍,体积是太阳的40亿倍。此外,还有一些比太阳小的恒星,恒星遗骸中子星的直径只有十几千米,可谓是恒星世界中超级迷你侏儒了。

  恒星不仅体积相差很多,物体的密度也是各不相同。太阳的平均密度仅为地球密度的四分之一,这在恒星世界中算是中等的。科学家所熟知的天蝎座α星,它的半径是太阳半径的600倍,体积是太阳体积的2亿多倍,但密度却为太阳的几百万分之一。又比如,天狼星的伴星,它的半径虽然是太阳半径的一百四十分之一,但其质量却和太阳质量相当。科学家在20世纪60年代,曾发现了自转速度很快的中子星,它们的直径虽然只有几十千米,但其密度却能够达到数亿吨每立方厘米。

  相比之下,恒星质量的差别就没有如此巨大了。太阳质量是地球的33万倍,在恒星世界中算作中等,其它质量最大的恒星是太阳质量的120倍,最小的恒星质量是太阳的十分之一。恒星的质量能够直接决定引力收缩时能达到的温度,这种温度又会直接影响到恒星内部的核反应。由此可见,恒星的质量虽然差别不大,但却可以左右着恒星的命运,将彼此之间真正的区分开来。

  作者:杨冀鲁

 编辑:[穆好强]
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