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恒星到底是個什麽東西?從哪來,到哪去?

2024-07-07科學

太陽是一顆恒星,教科書上說的。 然而,恒星到底是啥?

不同觀測方法的太陽照片

一、 恒星是什麽?

恒星是可以自己發光發熱的等離子天體,宇宙因恒星而照亮。電漿是繼固體、液體、瓦斯的第四種物質狀態,如極光,火苗,閃電,霓虹燈等。

恒星的光熱來自核融合,由輕的元素合成重元素。 比鐵輕的元素都可以由恒星核融合(nuclear fusion reaction)形成。 恒星核合成的最終階段是 矽燃燒過程 ,結果是產生穩定的同位素 鐵-56 因為鐵核的束縛能比任何更重的元素都大。 這也是為什麽太陽系中鐵如此豐富,地核內幾乎全是鐵鎳。

核融合過程

二、恒星有多少?

恒星的數量大概是千億的千億 ,銀河 系中有1000億個類似太陽的恒星,而 宇宙中有1000億個類似銀河系這樣的星系。

滿天的恒星

三、恒星是如何產生的?

恒星起始於氣態星雲的重力塌縮 ,在核心達到足夠密度時,發生核融合,釋放能量。氣態星雲的主要成分是氫、其次是氦。如太陽內 氫占 73% 氦占 25%,還有 少量其他重元素。

星雲中新生的恒星

四、恒星的分類

恒星按光譜分類,可分為O、B、A、F、G、K、M等7類,分別對應藍、藍白、白、黃 、黃、橙、紅色,與恒星表面溫度相對應,藍代表溫度最高,紅代表溫度最低。太陽屬於G系列,為黃色恒星,表面溫度5000-6000K。

恒星按光譜和溫度、亮度的分類

五、恒星的星等

星等分為 視星等 絕對星等 。視星等是在 地球 上所觀測的亮度,絕對星等是恒星本身的發光度。 相鄰星等的亮度相差2.5倍, 星等 越小亮度越高,如+1等星是+2 等星亮度 的2.5倍。 絕對星等最亮的恒星是 LBV 1806-20 ,亮度是−14.2等,至少比太陽亮約5,000,000倍。

天狼星是地球上看最明亮的恒星,發光度大約是太陽的23倍, 視星等為−1.44,絕對星等是+1.41。 太陽的視星等是−26.7,但它的絕對星等只有+4.83。夜空中第二亮的恒星是 老人星 ,絕對星等是−5.53,比太陽亮了14,000倍。因為天狼星與地球的距離是8.6光年,而老人星與地球的距離是310光年。因此老人星 看起來亮度不及 天狼星。

天上最亮的星星都在哪?

六、恒星如何演變消亡?

恒星形成之後,進入 主序星 階段,如目前的太陽。這一時期占恒星生命周期的90%時間。 不同品質不同型別的恒星演化路徑略有不同。

中小恒星在核融合時 演化出氦核,再大一點的演化出C-O核。 當核融合停止後,外層瓦斯膨脹變冷變成 紅巨星。 當恒星核心塌縮,上層瓦斯會往外推播,形成 行星狀星雲 ,核心為 白矮星 ,如地球般大小。 白矮星最後變暗至 黑矮星

大品質恒星會經過碳整合,變成超紅巨星,並行生 超新星爆炸 。超新星爆炸會使大量物質飛散出去,形成類似蟹狀星雲。重元素物質可以形成巖石的行星。 核心會形成 中子星或黑洞 品質越大的恒星,演化越快。

恒星演化路徑