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恒星到底是个什么东西?从哪来,到哪去?

2024-07-07科学

太阳是一颗恒星,教科书上说的。 然而,恒星到底是啥?

不同观测方法的太阳照片

一、 恒星是什么?

恒星是可以自己发光发热的等离子天体,宇宙因恒星而照亮。等离子体是继固体、液体、气体的第四种物质状态,如极光,火苗,闪电,霓虹灯等。

恒星的光热来自核聚变,由轻的元素合成重元素。 比铁轻的元素都可以由恒星核聚变(nuclear fusion reaction)形成。 恒星核合成的最终阶段是 硅燃烧过程 ,结果是产生稳定的同位素 铁-56 因为铁核的束缚能比任何更重的元素都大。 这也是为什么太阳系中铁如此丰富,地核内几乎全是铁镍。

核聚变过程

二、恒星有多少?

恒星的数量大概是千亿的千亿 ,银河 系中有1000亿个类似太阳的恒星,而 宇宙中有1000亿个类似银河系这样的星系。

满天的恒星

三、恒星是如何产生的?

恒星起始于气态星云的引力坍缩 ,在核心达到足够密度时,发生核聚变,释放能量。气态星云的主要成分是氢、其次是氦。如太阳内 氢占 73% 氦占 25%,还有 少量其他重元素。

星云中新生的恒星

四、恒星的分类

恒星按光谱分类,可分为O、B、A、F、G、K、M等7类,分别对应蓝、蓝白、白、黄 、黄、橙、红色,与恒星表面温度相对应,蓝代表温度最高,红代表温度最低。太阳属于G系列,为黄色恒星,表面温度5000-6000K。

恒星按光谱和温度、亮度的分类

五、恒星的星等

星等分为 视星等 绝对星等 。视星等是在 地球 上所观测的亮度,绝对星等是恒星本身的发光度。 相邻星等的亮度相差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。 绝对星等最亮的恒星是 LBV 1806-20 ,亮度是−14.2等,至少比太阳亮约5,000,000倍。

天狼星是地球上看最明亮的恒星,发光度大约是太阳的23倍, 视星等为−1.44,绝对星等是+1.41。 太阳的视星等是−26.7,但它的绝对星等只有+4.83。夜空中第二亮的恒星是 老人星 ,绝对星等是−5.53,比太阳亮了14,000倍。因为天狼星与地球的距离是8.6光年,而老人星与地球的距离是310光年。因此老人星 看起来亮度不及 天狼星。

天上最亮的星星都在哪?

六、恒星如何演变消亡?

恒星形成之后,进入 主序星 阶段,如目前的太阳。这一时期占恒星生命周期的90%时间。 不同质量不同类型的恒星演化路径略有不同。

中小恒星在核聚变时 演化出氦核,再大一点的演化出C-O核。 当核聚变停止后,外层气体膨胀变冷变成 红巨星。 当恒星核心坍缩,上层气体会往外推送,形成 行星状星云 ,核心为 白矮星 ,如地球般大小。 白矮星最后变暗至 黑矮星

大质量恒星会经过碳整合,变成超红巨星,并发生 超新星爆炸 。超新星爆炸会使大量物质飞散出去,形成类似蟹状星云。重元素物质可以形成岩石的行星。 核心会形成 中子星或黑洞 质量越大的恒星,演化越快。

恒星演化路径