03.05 恆星是如何形成的?恆星的結局又是如何?

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所謂恆星,科學定義是指自身能發光發熱的等離子體。我們的太陽就是一顆恆星。那麼,恆星是如何形成的呢?結局又如何?別急,我們慢慢來。


我們知道,恆星一般質量都比較大,比如我們的太陽,它的質量是地球的33萬倍。那麼我們就可以得知,要成為恆星,前提必須有足夠的質量。這個質量最低是多少呢?

據科學家推測,13倍木星質量(地球318倍)就可以點燃氘核聚變,但產能速率極低,可以產熱但不發光,75倍木星質量就可以點燃氫聚變,可以發光發熱,但很暗弱。一般稱為紅矮星,要形成像太陽這種恆星,必須超過木星質量1000倍。(我們的太陽就是木星的1000倍)從這裡我們可以看出恆星是由大質量星體,在其自身巨大壓力下核聚變而來。


那麼,恆星最後的結局又會怎樣呢?

恆星形成初期,最初只含氫元素,恆星內部的氫原子核時刻相互碰撞,發生聚變。聚變產生的能量與恆星萬有引力抗衡,以維持恆星的穩定。隨著時間的流逝,這是一個很緩慢的過程,幾十億年之久,甚至更長。由氫原子核的聚變會產生新的元素——氦元素,接著,氦原子也參與聚變,改變結構,生成鋰元素。如此類推,會依次有鈹、硼、碳、氮元素等生成,直至鐵元素生成,該恆星便會坍塌。這是由於鐵元素相當穩定,參與聚變時釋放的能量小於所需能量,因而聚變停止,而鐵元素存在於恆星內部,導致恆星內部不具有足夠的能量與質量巨大的恆星的萬有引力抗衡,表面物質在重力作用下迅速向中心擠壓而去,從而引發恆星坍塌。

恆星的坍塌是屬於超新星爆發,小質量恆星在坍塌後,一般會形成白矮星,密度可達到幾十噸每立方厘米。隨著時間流逝冷卻,最終會變成一顆冰冷的黑矮星。這是小於八倍太陽質量的恆星結局。


理論上質量超過八倍太陽,在形成白矮星後,由於其還有足夠的壓力,會近一步壓縮白矮星,把原先穩定的白矮星原子中電子壓入原子核,形成中子,組成一個幾乎由原子核構成的星體,也就是我們知道的中子星,中子星的密度最高可達到20億噸。強悍的引力可以扭曲光線。

最後一種結局。形成我們宇宙最神秘天體――黑洞。當塌縮的恆星質量大到在形成中子星後仍然有足夠壓力壓縮星體時,最終就會壓碎中子,形成一個體積無限小,密度無限大的黑洞。它的引力,是連光都無法逃逸的。所以人類至今無法直接觀測它。



壹點科譜



恆星形成分很多階段,請慢慢看完。

恆星是由引力凝聚在一起的一顆球型發光等離子體,太陽就是最接近地球的恆星。在地球的夜晚可以看見的其他恆星,幾乎全都在銀河系內,但由於距離遙遠,這些恆星看似只是固定的發光點。也就是我們所說的星星,就是由引力凝聚氣體會發光的才是恆星。

恆星的形成有多個步驟,在宇宙中充滿均勻的中性原子氣體雲,大體積氣體雲由於自身的引力不穩定造成塌縮。這樣恆星便進入形成階段。在塌縮開始階段,氣體雲內部壓力很微小,物質在自引力作用下加速向中心墜落。當物質的線度收縮了幾個數量級後,情況就不同了,一方面,氣體的密度有了劇烈的增加,另一方面,由於失去的引力位能部分的轉化成熱能,氣體溫度也有了很大的增加,氣體的壓力正比於它的密度與溫度的乘積,因而在塌縮過程中,壓力增長更快,這樣,在氣體內部很快形成一個足以與自引力相抗衡的壓力場,這壓力場最後制止引力塌縮,從而建立起一個新的力學平衡位形,稱之為 星坯。如此下去在一定的條件下,大塊氣雲收縮為一個凝聚體成為原恆星,原恆星吸附周圍氣雲後繼續收縮,表面溫度不變,中心溫度不斷升高,引起溫度、密度和氣體成分的各種核反應。產生熱能使氣溫升的極高,氣體壓力抵抗引力使原恆星穩定下來成為恆星。這只是恆星形成的主序階段。

主序後的演化由於恆星形成是它的主要成份是氫,而氫的點火溫度又比其他元素都低,所以恆星演化的第一階段總是氫的燃燒階段,即主序階段。在主序階段,恆星內部維持著穩衡的壓力分佈和表面溫度分佈,所以在整個漫長的階段,它的光度和表面溫度都只有很小的變化。而恆星在燃燒盡星核區的氫之後,就熄火,這時核心區主要是氦,它是燃燒的產物,外圍區的物質主要是未經燃燒的氫,核心熄火後恆星失去了輻射的能源,它便要引力收縮是一個起關鍵作用的因素。一個核燃燒階段的結束,表明恆星內各處溫度都已低於在該處引起點火所需要的溫度,引力收縮將使恆星內各處的溫度升高,這實際上是尋找下一次核點火所需要的溫度,引力收縮將使恆星內各處的溫度全面的升高,主序後的引力收縮首先點著的不是核心區的氦(它的點火溫度高的太多),而是核心與外圍之間的氫殼,氫殼點火後,核心區處於高溫狀態,而仍沒核能源,它將繼續收縮。這時,由於核心區釋放的引力位能和燃燒中的氫所釋放的核能,都需要通過外圍不燃燒的氫層必須劇烈地膨脹,即讓介質輻射變得更透明,來排出多餘的熱能來維持熱平衡。而氫層膨脹又使恆星的表面溫度降低了,所以這是一個光度增加、半徑增加、而表面變冷的過程,這個過程是恆星從主星序向紅巨星過渡,過程進行到一定程度,氫區中心的溫度將達到氦點火的溫度,於是又過渡到一個新階段--氦燃燒階段。


在恆星中心發生氦點火前,引力收縮以使它的密度達到一定量級,這時氣體的壓力對溫度的依賴很弱,那麼核反應釋放的能量將使溫度升高,而溫度升高反過來又加劇核反應速率,於是一旦點火,很快就會燃燒的十分劇烈,以至於爆炸,這種方式的點火稱為“氦閃光”,因此在現象上會看到恆星光度突然上升到很大,後來又降的很低。另一方面,當引力收縮時它的密度達不到一定量級,此時氣體的壓力正比於溫度,點火溫度升高導致壓力升高,核燃燒區就會有所膨脹,而膨脹導致溫度降低,因此燃燒就能穩定的進行,所以這兩種點火情況對演化進程的影響是不同的。

氦閃光使大量能量的釋放很可能把恆星外層的氫氣都吹走,剩下的是氦的核心區。氦核心區因膨脹而減小了密度,以後氦就有可能在其中正常的燃燒了。氦燃燒的產物是碳,在氦熄火後恆星將有一個碳核心區氦外殼,由於剩下的質量太小引力收縮已不能達到碳的點火溫度,於是它會因不能到達下一級和點火溫度而結束它的核燃燒階段

最後對於質量更大的恆星,它將在核心區耗盡燃料之後結束它的核燃燒階段,小質量的恆星,起先會膨脹,在這個階段的恆星我們稱之(紅、藍、白)巨星,然後會塌縮,變成白矮星或藍矮星,輻射、喪失能量,成為紅矮星,再成為黑矮星,最終消失。






大質量的恆星,最終會成為中子星或 黑洞,中子星最終喪失能量,形成黑矮星。而黑洞會向外射粒子,或許會變成白洞,或許會完全蒸發。


小魚貝貝


恆星是一種發光發熱的等離子體球。它們的尺寸、質量和溫度都有所不同,半徑範圍從比太陽半徑小450倍到超過太陽半徑1000倍,質量範圍從太陽質量的二十分之一到上百倍太陽質量,表面溫度範圍從3000攝氏度到超過50000攝氏度。恆星的顏色由其溫度決定,最熱的恆星呈現出藍色,最冷的恆星呈紅色。太陽的表面溫度為5500攝氏度,其顏色呈黃色。

儘管恆星之間存在差異,但它們的誕生過程都是相類似的。宇宙中遍佈由氫和氦(質量比3:1)組成的星雲,它們的範圍可能有數百光年,質量可能達到太陽質量的成千上萬倍甚至上百萬倍。雖然星雲主要由氫和氦元素組成,但同時還包含著前幾代恆星死亡後所留下的重元素。

在密度較高的地方,星雲會在自身重力下坍縮成氣體球。隨著氣體的不斷聚集,氣體球的密度和溫度不斷升高。當向外的壓力與自身重力達到流體靜力學平衡時,就形成了原恆星。接下來,原恆星的演化方向取決於其質量。

如果原恆星沒有聚集足夠的能量來啟動中心的核聚變,它將演化成褐矮星,然後在數十億年的時間裡慢慢冷卻下來。因此,褐矮星又被稱作“發育失敗的恆星”。

如果原恆星聚集了足夠的質量,其中心將有足夠高的壓力和溫度來啟動核聚變——把氫聚變成氦,並釋放出大量的光和熱。此時,星體的向外輻射壓和自身重力達到平衡,恆星將進入穩定的主序星階段。

恆星在主序星階段的持續時間取決於其質量以及消耗氫的速度。如果恆星的質量與太陽相當或更小,它們主要通過質子-質子鏈反應把氫聚變成氦,持續時間可達數十億年或上百億年。如果恆星質量超過太陽質量的1.3倍,它們主要通過碳-氮-氧循環把氫聚變成氦,持續時間較短,一些超大質量恆星可在數千萬年內耗盡氫元素。

當恆星的核心耗盡氫元素時,其向外輻射壓將不足以抵擋自身重力坍縮,導致核心溫度進一步升高,使氦聚變成碳。恆星的外層開始膨脹、冷卻,形成了紅巨星。

如果恆星的質量小於太陽質量的1.44倍,紅巨星外層將被剝離,中心將會坍縮成白矮星。如果恆星的質量大於1.44倍,它將會爆發成超新星。如果恆星質量小於太陽質量的3.2倍,最終超新星爆發後的中心將會殘留下中子星。如果恆星質量大於太陽質量的3.2倍,最終超新星爆發後的中心將會殘留下黑洞。


火星一號


宇宙中的主體,就是由恆星和行星星際物質組成的星團星系,所以,可以說,大大小小的恆星絕對是宇宙中的主角,所以,要想認清宇宙的真諦,首先就應該對恆星有一個比較全面的認識!那麼,恆星究竟是怎樣誕生的,它的最終結局又會怎樣呢?個人認為,恆星的誕生有兩種途徑:一、由星雲聚積而成,這方面的詳情,請參考星雲假說;二、恆星的復活,也就是恆星的再生。就拿太陽來說,它在宇宙中是中等偏下質量的恆星,它在生命後期會塌縮成白矮星,最後變成完全不發光的星屍黑矮星,黑矮星雖然構不成黑洞,但是,它的質量也是非常強大的,它也有強大的吸及力量,可以相信,經過若干年的吸及聚積能夠聚積起足夠的物質,從而再次爆炸開始新的生命歷程!可以預言,現在的太陽,很有可能它的生命已經是第若干次,甚至可以說,它的第一次生命應該象宇宙的開端一樣無法追溯!那麼,是不是所有的恆星都是再生星呢?不是,質量太小的恆星死亡後就灰飛煙滅了,沒有再生的可能,只有死亡後能夠塌縮成白矮星、中子星、黑洞的恆星才能夠再生。但是有一點,恆星的質量越大,死亡後再生的也越快,同樣的道理,質量越大的恆星壽命也會越短。這種推論可以由觀測來實證,在沒有望遠鏡之前,仰望星空,人類看到的是滿天星斗,在有了望遠鏡之後,人類看的越來越遠了,可是,我們看到的宇宙中,一百億光年遠是由星體組成的星團星系,五百億光年遠看到的是由星體組成的星團星系,一千億光年遠看到的是由星體組成的星團星系,二千億光年遠仍然是由星體組成的星團星系!這證明了兩個問題:一、在空間上,離我們多遠的宇宙中都存在著由星體組成的星團和星系;二、在時間上,上溯到多久宇宙中仍然存在著由星體組成的星團和星系。最後的結論就是,如果恆星不能夠再生,恐怕宇宙早就死亡了,恐怕宇宙早已成為了星屍和黑洞統治的世界!


昊田2


恆星與行星,整個宇宙,生命都是進化產生的,由小到大,由簡單到複雜,符合事物的發展規律,,

如,一個地球這麼大,一次合成是不可能的,因形成物質要能量,能量何來,不是一足而成,所以宇宙誕生不是大爆炸。

因宇宙能量天限,一個恆星滅亡,一個恆星又慢慢形成(也許),只要有能量就有宇宙,所以宇宙無限,生命無限,時間無限,空間無限。原創,歡迎評論,引用說明。


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