为什么质量大的恒星会比质量小的恒星寿命短?

定义方程


先不说原因,我们先来比较下寿命:

太阳的寿命,我们知道大约是100亿年;

再说我们目前发现的体积最大的恒星:盾牌座UY,它是一个半径达太阳2000倍的红巨星(体积大约是太阳50亿倍,质量是太阳的12倍)、但是,这个大胖子与太阳相比,那叫死的一个快。科学推测,它的寿命只有区区5-7000万年左右。

寿命一刀,它就会塌缩为一个中子星,抑或者黑洞。

另一个寿命正在终结的目前已知第二大的恒星大犬座VY,它是个臃肿的红超巨星,它正在死去,质量约为太阳的40倍左右。据预测,它将在数十万年内死亡。

但是,半人马座比邻星,直径为太阳1/7,亮度约为其1/1000,表面只有2000度。但是呢,它却是恒星界的老寿星,它能“活”700亿年但是它的寿命却达到太阳的7倍,寿命长达700多亿年。

根据科学家们的预测,在宇宙中寿命最长的恒星,寿命可以达到1500亿年,那时候太阳系都投胎十几个轮回了。

话说回正题,为什么质量越小,寿命反而越长,质量越大越短命呢?

原因有两个:

一个是质量越大,恒星中心的温度就越高,压力就越大,在高温高压的条件下,核聚变反应就会更加的剧烈。

这个理解起来很简单,超高温高压意味着高能,哪里的粒子吸收了更多的能量,就更加的活跃,也就更容易融合,发生核聚变。

另一个原因:

“恒星风”也在影响着恒星的寿命。所谓“恒星风”,就是当一个恒星吃成胖子之后,它就会向太空中抛射大量粒子,体积越大,恒星风越强。因此而造成的“体重”损失,也是非常大的。

所以,胖子死得快,人这样,恒星同样如此啊!

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原因就是质量越大的恒星核心温度越高,压力越大,核反应速度也就越快,对外辐射的光与能量也就越多,寿命也就越短暂。

恒星主序阶段以氢聚合为氦,损失的千分之七质量转换为能量辐射出去。内核氢消耗干净则聚变暂时停止,内核因为失去聚变的辐射压导致重力占据上风而开始收缩,温度压力随即变大,氦聚变为碳的反应启动,聚变更快,温度能量更高。恒星内核也就形成分层,似洋葱一样存在,越到核心聚变反应越高级。

出现铁56之后,核聚变中止,恒星爆炸,内核收缩为中子星。如内核质量超过太阳3.2倍则无法抵抗重力造成的继续收缩,形成黑洞,外部物质因反作用力抛出。

所以,恒星的原始质量决定了恒星的必然寿命与结局。

目前,恒星基本属于第二代与第三代恒星。

第一代恒星生成时,宇宙范围狭小,物质极为丰富,所以产生的恒星普遍较大,质量大多在太阳质量百倍以上,这样的超级巨星,核聚变速度极快,一般几百万年就难以继续,纷纷生成黑洞,外层的残余物质被抛出才能形成第二代恒星。

而太阳在目前整个宇宙中都不算小,属于黄矮星。银河系中,真恒星约2000亿颗,其中90%都是小于太阳质量的橙矮星与红矮星。

红矮星大约0.08倍至50%太阳质量。寿命理论上可达2000亿年。

橙矮星为0.5至0.8太阳质量,寿命约200亿年。

红、橙矮星停止聚变后形成黑矮星。

黄矮星一般为太阳质量0.8至8倍,理论寿命约1亿至150亿年。停止聚变反应后会先形成白矮星,之后缓慢丧失光度形成黑矮星。

蓝巨星一般为太阳质量8至30倍,理论寿命约1000万至8000万年。最后形成中子星。

质量在太阳30倍以上的属特超巨星,寿命一般只几百万年甚至更短,结局是黑洞。










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