恒星的演化

恒星的演化

宝佳琦

摘要：1. 黑洞是一种引力极强的天体，就连光也不能逃脱。当恒星的史瓦希小到一定程度时，就连垂直表面发射的光都无法逃逸了。这时恒星就变成了黑洞。

2. 脉冲星，就是变星的一种。脉冲星是在1967年首次被发现的。当时，还是一名女研究生的贝尔，发现狐狸星座有一颗星发出一种周期性的电波。经过仔细分析，科学家认为这是一种未知的天体。因为这种星体不断地发出电磁脉冲信号，人们就把它命名为脉冲星。它对恒星的演化有一定的影响。

3. 根据现在的认识，超新星爆发事件就是一颗大质量恒星的“暴死”。对于大质量的恒星，如质量相当于太阳质量的8~20倍的恒星，由于质量的巨大，在它们演化的后期，星核和星壳彻底分离的时候，往往要伴随着一次超级规模的大爆炸。这种爆炸就是超新星爆发。

4. 赫罗图是丹麦天文学家赫茨普龙及由美国天文学家罗素分别于1911年和1913年各自独立提出的。后来的研究发现，这张图是研究恒星演化的重要工具，因此把这样一张图以当时两位天文学家的名字来命名，称为赫罗图。赫罗图是恒星的光谱类型与光度之关系图，赫罗图的纵轴是光度与绝对星等，而横轴则是光谱类型及恒星的表面温度，从左向右递减。恒星的光谱型通常可大致分为 O.B.A.F.G.K.M 七种。

5. 白矮星(White Dwarf)是一种低光度、高密度、高温度的恒星。因为它的颜色呈白色、体积比较矮小，因此被命名为白矮星。白矮星是一种晚期的恒星。根据现代恒星演化理论，白矮星是在红巨星的中心形成的。白矮星是一种很特殊的天体，它的体积小、亮度低，但质量大、密度极高。比如天狼星伴星（它是最早被发现的白矮星），体积和地球相当，但质量却和太阳差不多，它的密度在1000万吨/立方米左右。

关键词：黑洞 脉冲星 超新星的爆发 赫罗图 白矮星

一．恒星具体的演化过程 大约在五十亿年前,一个称为”原始太阳星云”的星际尘云,开始重力溃缩.体积越缩越小,核心的温度也越来越高,密度也越来越大.当体积缩小百万倍后,成为一颗原始恒星,核心区域温度也升高而趋近於摄氏一千万度左右.当这个原始恒星或胎星的核心区域温度高逹一千万度时,触发了氢融合反应时,也就是氢弹爆炸的反应.此时,一颗叫太阳的恒星便诞生了.

经过一连串的核反应,会消耗掉四个氢核,形成一个氦核,而损失了一点

点的质量.依据爱因斯坦质量和能量互换的方程式E=MC^2,损失的质量转化为光和热辐射出去,经过一路的碰撞,吸收再发射的过程,最后光和热传到太阳表面,再辐射到太空中一去不返,这也就是我们所看到的太阳辐射.当太阳中心区域氢融合反应产生的能量传到表面时,大部份以可见光的形式辐射到太空.

在五十忆年前刚形成的太阳并不稳定,体积缩胀不定.收缩的重力遭到热膨胀压力的阻挡,有时热膨胀力扬头,超过了重力,恒星大气因此膨胀.但是一膨胀,温度就跟著下降.膨胀过头,导致温度过低,使热膨胀压力挡不住重力,则恒星大气开始收缩.同样的,一收缩,温度就跟著上升,收缩过头,导致温度过高,又使热膨胀压力超过重力, 恒星大气又开始膨胀.

这种膨胀,收缩的过程反覆发生,加上周围还笼罩在云气中,因此亮度变

化很不规则.但是胀缩的程度慢慢缩小,最后热膨胀力和收缩力达到平衡,进入稳定期.此时,太阳是一颗黄色的恒星,差不多就像我们现在看到的一样.

太阳进入稳定期后,相当稳定的发出光和热,可以持续一百亿年之久.这

期间占太阳一生中的90%,天文学家特称为”主序星”时期.太阳成为一颗黄色主序星,至今己有五十亿年,再过五十亿年,太阳度过一生的黄金岁月后,将进入晚年.

二．不同质量的恒星将如何演化

当主序星中心区的氢燃烧完毕时，热核反应的速率立即剧减，中心区的引力与辐射压的平衡被打破，引力占据了上风。这时中心核开始收缩，并逐渐变热、变稠密，同时外层得到核心收缩释放的能量剧烈膨胀，变成了红巨星。

1：质量小的恒星（小于0.5倍太阳质量）会耗尽燃料形成红矮星，在核心的反应终止之后，红矮星逐渐暗淡下去。

2：质量中等的恒星（0.5到3.4倍太阳质量）会外壳向外膨胀，核心向内压缩变成红巨星，它把外层抛射出去形成行星状星云，中心留下的核心逐渐冷却，成为白矮星，最后渐渐失去光亮，变成一颗黑矮星。

3：质量大的恒星（大于3.4倍太阳质量）会外壳膨胀，核心被引力压

缩，成为红超巨星，接着发生超新星爆发，核心灾难性的大坍缩，外壳物质被抛向四面八方，核心最终形成致密星。

(1)坍缩的核心质量大于1.44倍太阳质量，小于3.2倍太阳质量的恒星

演化成中子星；

(2)坍缩的核心质量超过3.2倍太阳倍质量恒星无限坍缩下去演化成黑

洞。

三．大质量恒星和小质量恒星的演化时间

（一）恒星质量和寿命

我们的太阳重2000万亿亿亿吨，是地球质量的33万倍。太阳的寿命长达100亿年。它已走过了50亿年，现在剩下的燃料还足够燃烧50亿年。

对于恒星，是不是恒星越大，燃料越多，寿命就越长呢？不是，而是恰恰相反。对此，人们举例，来说明这个问题。

除太阳之外，距离我们最近的恒星为半人马座的比邻星。该星的直径只有太阳的七分之一，亮度只有太阳的千分之一，视星等只有11等，表面温度只有太阳的三分之一，仅2000度，但是，它的寿命却达到太阳的7倍，长达700多亿年。而比比邻星更小的恒星，其寿命还要长。更小更小的恒星，其寿命还要长得多。最小的恒星，其寿命最长。最长的可达到1500亿年。

再来看看质量最巨大的恒星。在银河系的另一端，有一颗名叫“手枪星”的恒星，直径达到太阳的2000倍，表面温度约65000度，辐射的能量达到太阳的3000万倍。它的许多物质已经抛洒到了太空之中。估计该恒星的寿命不过1000万年。

为什么质量越大的恒星，寿命就越短呢？这是因为，质量大的恒星，其亮度是十分巨大的。要维持它巨大的亮度，就要消耗它的大量能量。这样，寿命就必然很短。而那些质量小的恒星，其亮度小，消耗燃料也就十分缓慢。这样，寿命也就可以很长。

（ 二）恒星质量的上、下限

恒星的质量也是有限制的。据计算，如果一颗恒星的质量小于0.07个太阳的质量，它便失去了作为恒星的资格。但是，如果一颗恒星的质量大于160个太阳的质量，那么，这颗恒星在还没有形成的时候，就毁灭了。

据最新消息，目前，世界各国天文台都发现了许多质量大于400个太阳质量的天体。这些天体也可能是疑似恒星的天体。这些天体如何演变，尚有待于作进一步的观测和研究。

（ 三）恒星质量和寿命的对照

恒星质量（以太阳为单位） 寿命

0.1 1000亿年

0.5 500亿

1 100亿

2 60亿

5 30亿

10 10亿

20 5亿

60 7000万年

100 400万年

120 270万年

总之，恒星演化论，是天文学中，关于恒星在其生命期内演化的理论。 由于单一恒星之演化通常长达数十亿年，人类不可能完整观测，目前的理论仍有部分是推测的假说。目前天体物理学家主要利用观测大量恒星，判断其在生命期的不同阶段，并以计算机模型模拟恒星的演变。这对物理学的发展有重大的意义。