【恒星演化进程】恒星演化

　 恒星的形成和演化 物理171

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　 ** 人类世世代代生活在地球上，千百年来人们一直在思索，我们从何而来，我们为什么存在。随着科技水平的不断发展，人类对于我们这个世界的认识也越来越深刻，越来越清晰。现在我们已经知道，我们生存的地球围绕着太阳做周而复始的运动，也正是太阳，为我们的生命活动提供了能源和动力。也许有很多人还不知道，太阳其实就是一颗恒星，我们现在来说一下恒星的形成和演化。 一． 恒星的诞生 恒星的演化始于巨型分子云，原初宇宙存在原始扰动，致使物质分布具有几百万分之几的不均匀性，这种不均匀性导致某些部分物质分布比周围更稠密一些，这些稠密部分的物质则由于引力的作用，更容易将周围的气体与尘埃吸引过去，形成球吸积，形成分子团。成团后的物质密度比周围的气体和尘埃密度更大，球吸积的过程越来越快，逐渐凝聚成巨大的气体团，这些气体团会分裂为大量更小的气体团，每个气体团的质量从十分之一个太阳质量到几千个太阳质量不等，每个气体团内部还会产生球吸积，吸引气体团内的气体和尘埃朝着中心的核心靠拢，在这一过程的，气体或者尘埃的重力势能有一半转变为热能，使核心的温度不断上升，达到几千万度，核心的氢因此发生了核聚变反应，至此，年轻的恒星形成。 其次，如果在恒星形成的过程中，未能成功吸积到足够的气体和尘埃，核心温度不够高，不能使其核心的氢元素发生核聚变反应，其已经升高的温度就会随时间的推移冷却下来，这一类天体便再也不能成为恒星，这类天体被命名为褐矮星。在宇宙中孤立的存在，等待着被其他天体吞噬吸积。 二、恒星的壮年 从分子团中诞生出来的恒星有不同颜色和大小，他的表面温度则决定了恒星的颜色和亮度。而越大的恒星需要对抗引力耗费的能量则越多，内核氢燃烧的速度也就越快。恒星一旦形成之后便会落在赫罗图（作为研究恒星演化的重要工具，赫罗图是恒星的光谱类型与光度之关系图，它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。天体一生的生老病死都可以在赫罗图上找到它的位置，而从它在赫罗图上的位置也就能大致推算出天体的寿命还有多少。详见图一）的主星序的特定点上。

　图 1 恒星成年期时形成主序星，小而冷的天体会缓慢地燃烧氢，可能在此序列上停留数千亿年，而大而热的天体会在仅仅几百万年之后就离开主星序。在恒星燃烧完核心中的氢之后，就会离开主星序，进入中年期：中年期时形成红巨星，超巨星。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。失去了抵抗引力的核反应能量之后，恒星的外壳开始引力坍缩。核心的温度和压力像恒星形成过程中一样升高，一旦核心的温度达到了上亿度，核心就开始进行氦聚变，重新通过核聚变产生能量来抵抗引力。质量不足以产生氦聚变的恒星，便会释放热能，逐渐冷却，成为红矮星。 而积热的核心会造成恒星大幅膨胀，达到在其主星序阶段的数百倍大小，成为红巨星。红巨星阶段会持续数百万年，但是大部分红巨星都是变星，不如主序星稳定。 三、恒星的暮年 当恒星内核的温度不能够点燃内核元素时，这颗恒星就已经生命垂危了。它会在短时间内形成一次可以照亮整个宇宙的超新星爆发，并可持续几周至几个月甚至更长时间才会逐渐衰减变为不可见。而剩下的，只有恒星的残骸。由于各恒星质量不同，因此死亡后的产物也不尽相同。当天体内核质量小于钱德拉塞卡极限时，内核坍缩成为白矮星；当天体内核质量大于钱德拉塞卡极限而小于奥本海默极限时，内核元素的电子被压入原子核，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，形成中子星，利用中子简并压来抵抗引力压；如果质量大到中子也会被压碎，直到天体的半径小于史瓦西半径，连光也无法射出其视界线，天体便成为一个黑洞。 一个恒星的一生便大致经历了这几个过程，也许迄今为止人类对它的认识还不够准确，但美丽的星空和浩瀚的宇宙永远在我们的穹顶之上，等待着我们去探寻他无尽的美丽！