付豪恒星的演化.pptVIP

成年期 成年期时形成主序星 恒星有不同的颜色和大小。从高热的蓝色到冷却的红色，从0.5到20个太阳质量。 中年期 中年期时形成红巨星，超巨星。 在形成几百万到几千亿年之后，恒星会消耗完核心中的氢。大质量的恒星会比小质量的恒星更快消耗完核心的氢。在消耗完核心中的氢之后，核心部分的核反应会停止，而留下一个氦核。 衰退期 晚年到死亡以三种可能的冷态之一为终结：白矮星，中子星，黑洞。 低质量恒星 低质量恒星的演化终点没有直接观察到。宇宙的年龄被认为是一百多亿年，不足以使得这些恒星耗尽核心的氢。当前的理论都是基于计算机模型。　一些恒星会在核心进行氦聚变，产生一个不稳定和不平衡的反应，以及强烈的太阳风。在这种情况下，恒星不会爆发产生行星状星云，而只会耗尽燃料产生红矮星。 但是小于0.5倍太阳质量的恒星甚至在氢耗尽之后都不会在核心产生氦反应。像比邻星这样的红矮星的寿命长达数千亿年，在核心的反应终止之后，红矮星在电磁波的红外线和微波波段逐渐暗淡下去。 中等质量恒星 达到红巨星阶段时，0.4到3.4太阳质量的恒星的外壳会向外膨胀，而核心向内压缩，产生将氦聚变成碳的核反应。聚变会重新产生能量，暂时缓解恒星的死亡过程。对于太阳大小的恒星，此过程大约持续十亿年。 氦燃烧对温度极其敏感，造成很大的不稳定。巨大的波动会使得外壳获得足够的动能脱离恒星，成为行星状星云。行星状星云中心留下的核心会逐渐冷却，成为小而致密的白矮星，通常具有0.6倍太阳质量，但是只有一个地球大小。 在重力和电子互斥力平衡时，白矮星是相对稳定的。在没有能量来源的情况下，恒星在漫长的岁月中释放出剩余的能量，逐渐暗淡下去。最终，释放完能量的白矮星会成为黑矮星。 大质量恒星 在超出5倍太阳质量的恒星的外壳膨胀成为红超巨星之后，其核心开始被重力压缩，温度和密度的上升会触发一系列聚变反应。这些聚变反应会生成越来越重的元素，产生的能量会暂时延缓恒星的坍缩。 最终，聚变逐步到达元素周期表的下层，硅开始聚合成铁。在这之前，恒星通过这些核聚变获得能量，但是铁不能通过聚变释放能量，相反，铁聚变需要吸收能量。这会造成没有能量来对抗重力，而核心几乎立刻产生坍缩。 中子星 在一些超新星之中，电子被压入原子核，和质子结合成为中子。使得原子核互相排斥的电磁力消失之后，恒星成为一团密集的中子。这样的恒星被称为中子星。 质量要求：塌缩的内核质量超过1.44倍太阳的质量，小于3.2倍太阳的质量(奥本海默极限）。 中子星的大小不超过一个大城市，但是极其致密。由于大部分角动量残留在恒星中，它们的自转会极快，有些甚至达到每秒钟600转。恒星的辐射会被磁场局限在磁轴附近，而随恒星旋转。如果磁轴在自转中会对准地球，那么在地球上每次自转过程中都可能观测到一次恒星的辐射。这样的中子星被称为脉冲星，是最早被发现的中子星。 黑洞 被广泛承认的是并非所有超新星都会形成中子星。如果恒星质量足够大，那么连中子也会被压碎，直到恒星的半径小于史瓦西半径，光也无法射出，成为一个黑洞。 质量要求：塌缩的内核质量超过3.2倍太阳的质量（大于奥本海默极限)。 斯帝芬·霍金（Stephen Hawking）结合广义相对论和量子力学预测了黑洞的存在。在多年来天文学家的努力下，成功观测到了行星不明引力场的影响而改变轨迹，从而可以推论黑洞的存在。根据传统的广义相对论，没有任何物质或者信息可以从黑洞中逃出，但是量子力学允许一些例外（在特定条件下物质发生Tunnel现象，物质能够通过一条假想的隧道穿过障碍）。黑洞的存在被绝大部分天文学家支持。 但是仍有一些问题尚待解决。当前的超新星爆发理论尚未完善，不能说明是否恒星可能压缩成为黑洞而不经过超新星爆发，是否有超新星形成的黑洞，以及恒星的初始质量和演化终点的关系。 演化的原因 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