一个恒星寿命是多久?低质量达上千亿年,超大质量数百万年


现代科学认为,主要和其质量大小有关,通常来说恒星的核融合反应仅在核心区发生,恒星的质量越小,其内部的核反应速率越低,其寿命也越长,科学家估计一下,低质量恒星的寿命可能高达上千亿年,而一些超大质量的恒星,可能仅有数百万年的寿命。

一个恒星寿命是多久?低质量达上千亿年,超大质量数百万年

质量如何影响恒星的寿命

恒星的能量之源,来自于核融合反应,在恒星的核心区,较轻的元素通过核聚变反应生成较重的元素,并释放出大量的能量,由此产生的辐射压用来抵挡外层物质的坍缩。同样,恒星内部核融合反应的动力也是源自于恒星自身的质量。

因为要想引发核聚变反应,恒星内部必须要达到极端的高温高压环境,使粒子有更近的距离以及更高的能量来打破库伦斥力,因此当恒星的质量越大时,由于自身引力的增加,恒星内部的压力与温度也会越高,更多的粒子会发生核融合反应,从而使恒星核心区更快的消耗自身的物质,最终导致恒星自身的演化进程加快。


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在恒星核心区物质补充机制上,质量较大的恒星很难通过对流效应将外部的物质补充到核心区,而一些质量较小的恒星反而有利于这一点,使更多的物质输送到核心区进行聚变,因此质量较小的恒星发光发热的时间也就更长。通常来说,恒星的金属丰度越高,恒星自身越容易吸收光子,从而导致恒星能量的外泄,以至于影响到内部的温度压力等因素,进而影响恒星的寿命。

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恒星的寿命是多少?

在恒星的一生之中,其实包含许多演化阶段,恒星因其自身的质量影响也会有不同的演化结果,科学家估计超大质量恒星的寿命可能仅维持数百万年或者千万年,就会演化为中子星或者黑洞,经过数百亿年的发光发热后,会最终演化为白矮星;一些质量非常小的恒星,其寿命可能高达数兆亿年。

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对于恒星而言,其不同的演化阶段,往往也代表了不同的放能方式,将太阳看做是一个由大量氢粒子构成的气态星体,实际的反应步骤是非常繁琐的,而且有电子的参与。现代恒星模型认为,当太阳耗尽十分之一的质量后,将进入红巨星阶段,由于每次核聚变消耗四个质子,因此可以估算出以氢核聚变为主的红巨星阶段的核聚变次数,它等于太阳总质量与四倍质子质量之比再乘以百分之十,而辐射出的能量则等于核聚变总次数乘以单次核聚变释放的能量,以氢粒子聚变为主的主序星阶段所持续的时间,计算结果约为一百亿年。

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科学小总结:

现代科学认为,一些超大质量恒的寿命可能仅有数百万年,而一些质量非常小的恒星,其寿命可能高达兆亿年以上,我们的太阳作用一颗中等质量恒星,这个阶段总共将持续一百亿年左右,之后会演化为以氦聚变为主的红巨星阶段。


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