恒星系统的生和死,在一颗恒星的生命周期中会经历什么?

2024-05-17 10:02

1. 恒星系统的生和死,在一颗恒星的生命周期中会经历什么?

 
    作者:文/虞子期 
   纵然宇宙处在时刻变化之中,但人类的求知欲望和 探索 能力也在与日俱增。虽然,在这个神秘而庞大的宇宙世界里,还有很多科学家们至今仍无法解答的疑惑。但也通过时间和侦探,对地球之外的世界有所了解,比如行星系统的生和死。行星和恒星是如何形成的?我们又是怎么来到这里?以及在一颗恒星的生命周期中,会经历什么?当行星死亡之时,又会遭遇怎样的境遇?
   
   即将诞生的恒星和行星,都始于一团难以想象的“冷云”,它包含了能萌发全新世界的种子。氢气和氦气分子因为重力而减速,并聚集在一起;铁、硅酸盐和富含碳的材料混合形成了灰尘,当尘埃粒子旋入这些物质的中心结,会将一些气体的能量传送回太空,云会因此变得更冷。伴随着更多的尘埃和气体被吸入其中,云的“口袋”也变得更厚,此时,一个明亮的“热球”正在它的中心开始逐渐形成,并且在这场重力和气体、磁场的压力对抗中,重力正在取得属于自己的胜利。
   当“婴儿”时期的星星形成后,星系数十亿颗恒星的引力拖拽,可能加速并震动了天然气体,又或是两个云的相互撞击导致了某些气体的聚结,那些变成扁平状结构的向内螺旋的材料,就成为了吸积盘。当然,也可能是因为一颗巨大恒星的爆炸,才导致了形成的恒星云被强烈的物质风吹入,并造成了新生星星的死亡。在同一个过程中,很可能会发在同一个分子云中的几十个、甚至是几千个地方,用通俗的语言可以表达为:分子云就像地球云,雨滴就好比是星星,当来自这些云层的气体坍塌碎裂之后,在0到10万年的时间里,会形成大批的“婴儿”星星,这也是为什么星星经常会形成一个较大的群体。
   在银河系和其他大多数的星系中,最可能形成的恒星类型,大小是做不到自我维持的。红矮星的质量是太阳质量的十三分之一到二分之一,代表了银河系四分之三的恒星,因为其燃烧缓慢,所以它们的寿命将比现在的宇宙更长。相对更罕见的类太阳恒星数量,仍然占到星系的8%。一颗年轻的恒星被称为“原恒星”,直到它可以通过氢聚变反应为自身供电。要成为一个真正的恒星,它必须自发地融合氢原子形成氦,以释放出巨大的能量。稳定恒星核心,使其停止收缩的整个过程,可能需要大约4千万年。而最终形成的是什么样的恒星?则取决于其可用的材料。
   
   新生的恒星,可以从周围旋转的气体和尘埃中获取自己需要的养分,然后射出猛烈的磁性加速物质流,只要没有另一个恒星系统和它足够近,并发生相互作用,那么在整个生命周期中,同样的旋转都可以保留在该系统中。在整个系统中,主要是由氢气和氦气组成,并且,气体比气体中的灰尘多100倍左右。尘埃,对于形成含有碳和铁等元素的行星而言至关重要。当时间过去大约10万年之后,云会开始变得稀薄,此时就可以显示出两种完全不同的结构。它们是新生恒星,以及蓬松的尘埃盘和弥散气体。我们还可以通过螺旋和间隙,以判断该磁盘中是否由行星形成。
   
   从行星“婴儿”时期一开始的螺旋形状,到行星变大后在磁盘中划出的差距,科学家们可以通过寻找磁盘中的特征,了解可能形成行星的地方。比如,ALMA所研究的神秘系统TW Hydrae。这个已知的距离最接近的恒星,仍然有一个距离它175光年的富含气体的原行星盘;在过去几年中,通过对HL Tau恒星的研究,也揭示了这个磁盘中的间隙,使它看起来像环,可能是“婴儿”行星的足迹,当时的这一发现,也成了该领域的一次重大飞跃。
   在磁盘中较冷的地方,冰的微小碎片会附着上灰尘,肮脏的雪球可以聚集成巨大的行星核心。在这些较冷的区域,允许气体分子减速到足以被吸引到行星上的程度。在更加温暖的圆盘中,岩石行星在冰冷的恒星形成后形成 ,并且没有大量的气体供行星阻碍。科学家们曾捕获了年轻行星PDS 70b的罕见图像,其500万年的 历史 ,仅占地球年龄的0.1%多一点,它比木星更大,并且仍然可以增长。在其圆盘上,通过引力形成了一个很大的间隙,比我们太阳系中任何行星的温度高。
   
   现在我们所看到的太阳系统,只是那些在初始过程中幸存下来的东西。在我们 历史 的最初几百万年里,可能有早期的行星实际迁移并被太阳吸收。气体的存在,有助于固体材料颗粒粘在一起。灰尘团从鹅卵石般大小,变成更大的岩石,在这个过程中有的分崩离析,但其的一部分却坚持了下来。这些是行星的基石,有时也被称为“星子”。“婴儿之星”仍在抛出极热的风,被质子和中性氦原子的带正电粒子所控制。行星的形成不到磁盘质量的1%,而一旦行星形成,它们就不会一直停留在原地,并且,每个行星系统最终都会像进入中年。
   如果将我们所在的太阳系生命周期比喻为人的一生,那么现在的太阳系正当中年。在大约一亿到十亿年的时间里,行星会倾向于在它们的轨道上稳定下来,而恒星也不会爆发太多。但是,通过科学家们对太阳系外的行星的研究发现,以七个地球大小的岩石行星而闻名的一颗恒星TRAPPIST-1,形成于54亿至98亿年前的某个地方,大小为太阳的9%,是一颗极微弱的M矮星,但它比我们的太阳系更安全。并且,它的所有行星都非常靠近,位于水星轨道内。
   
   在我们的太阳系中,已无法找到大小与木星相同或更大、轨道距离主星更近,并且经历灼热高温的热木星。但是,我们原本可能有一个被太阳吞噬的热木星,但很多星球会在其他甚至更老的系统中幸存下来。比如,科学家预计年龄为55亿年的HAT-P-65b和预估年龄为47亿年的HAT-P-66b。在围绕其他恒星的其他外来行星中,包括达到地球质量10倍的大型岩石行星 “超级地球” ,以及被称为“迷你海王星”的小型气体行星。在我们太阳系的时代,现在看上去是相对平静的,但随着恒星逐渐变老,最终可能会消灭它的一些行星。
   从现在开始,大约60亿年后,我们的太阳会进入红巨星阶段,核心逐渐耗尽燃料,随着氢气融合减缓,核心将再次收缩。越来越小的核心会加热,然后启动另一轮核反应,以将氦气融入到较重的元素。较热的核心使氢熔化在核心周围材料的“壳”中,恒星深处产生的额外热量,将导致其外层气体膨胀。在强烈的阵阵爆发中,垂死的恒星抛出外层的物质,红巨星阶段的结束,通常也是恒星生命中相对更暴力的时期。
   
   当红巨星失去质量时,恒星在其行星上的引力会变得更弱,因此它们的轨道将会扩展,行星的轨道也可能变得不稳定。在我们自己的太阳系中,太阳会膨胀得太多,以至于它会融化、蒸发,并吞噬一些内部岩石行星,太阳将会甩掉大约一半的质量。由此,外行星的轨道也会向外漂移,并在此处沉降两倍,当接近燃料燃烧寿命的终点,太阳将变得更加明亮,且变得更大,它的直径会变得很大,以至于可以从幸存星球的表面填满天空。那么,太阳和星星会像火焰爆炸般的一样死亡,还是会因为小小的呜咽而崩溃?
   当前红巨星的核心耗尽了所有的燃料,并将所有的气体排出之后,剩下的密集恒星煤渣被称为白矮星。白矮星被认为是“死”了,因为它内部的原子不再融合,无法产生恒星能量,但为它太热了,所以仍然呈现出“闪耀”的状态,最终,它会冷却并从视野中消失。宇宙中几乎每颗恒星最终都会经历,从红巨星到白矮星的过渡。我们的太阳,将从现在开始的大约80亿年后到来。尽管极低质量的恒星,需要比现在的宇宙时代更长的时间才能到达。当然,行星也可以出生在超新星。
   
   如果一颗恒星非常巨大,它可能会沿着不同的路径,扩展成一颗超巨星,并最终爆炸成超新星,来自超新星的冲击波可以触发新恒星的形成,在死亡之后创造新的生命。虽然,在超巨星周围,到目前为止没有发现有一天会爆炸的行星。但这并不意味着他们不在那里,虽然超巨星是非常罕见的,但它的耀眼程度远远超过任何轨道物体。超巨星包含多层不同种类的原子融合,能够产生巨大的能量输出,只是我们的技术可能还不够先进,所以暂时无法找到它们的行星,超级巨星可能稍纵即逝,但他们的爆炸在这个事件中起着重要作用。
   

恒星系统的生和死,在一颗恒星的生命周期中会经历什么?

2. 恒星,生命的末期哪一颗恒星已经进入了它生命的末期

像地球上的万物一样,恒星也有一个产生、发展、灭亡的过程. 
  一、恒星的诞生
  在恒星起源问题上,现在主要有两种观点:一种观点认为恒星是由弥漫物质凝聚形成的, 称“弥漫说”;另一种观点认为,恒星是由超密物质爆发形成的.不过,越来越多的观测证据支持“弥漫说”,并逐渐得到大多数天文学家的公认.下面介绍这一观点. 设想在 银河系里,远离我们几千光年的某个地方,一团巨大的星际气体和尘埃云寂静地穿越近于完全真空的空间.这团星际云的稀疏边缘向四周黑暗延伸几兆英里之遥.星际云占有如此广漠 的空间,因此尽管它具有巨大的质量,但原子在星际云的庞大体积里的分布是很稀疏的.某个特定的时候,在来自宇宙空间冲击波的作用下,相距很远的原子突然紧紧地拥挤在一 起,星际云本来是透明的,但由于原子靠近在一起,微弱的星光不再能穿透通过,这时星际云 变成了暗星云.冲击波的另一个作用效果是使有些地方含有比平均数稍多的原子数,有些地 方含有比平均数略少的原子数,含原子数多的地方引力大,会把附近的原子吸引过来.以这种方式,星际云开始瓦解成团块或球状体. 球状体是不稳定的,在引力作用下球状体开始收缩,变得越来越小,其核心的压力越来 越大,温度也随之不断上升.当温度上升到一定程度后,它内部深处的气体开始发光,这时球状体不再是暗黑的了,它已转变为一颗原恒星.原恒星继续 收缩,当原恒星中心的温度达到一千万度时,氢燃烧了,4个氢原子核结合 在一起生成了氦核,这就是我 们常说的热核反应(氢核聚变).在这个过程中,减少的质量转换为纯粹的能量.由于氢燃烧释 放出巨大的能量,原恒星最终能支撑住它的外层质量,于是收缩停止了,一颗恒星由此诞生 了. 
  二、恒星的演化
  以太阳为例来说明恒星的演化.大家都知道,太阳能够发光的原因是因为它在不断地进行 热核反应 释放出巨大的能量,我们看到的光就是太阳热核反应放出的能量.每一秒钟,在太阳的中心有6 亿吨氢转换成氦,释放出的巨大能量一方面向外界释放,另一方面用来支撑自己外层的巨大 质 量.随着时间的推移,太阳中心氦的数量越来越多,而氢的供应越来越少,直到某一天氢用完了,燃烧便中断了.由于不再有能量向外流出,太阳的核心部分在引力作用下变得不稳定 ,无力支撑住自己的质量,所以含有丰富氦的太阳核心开始收缩,太阳中心的压力和温度迅速 增加,使核心以外的各层被加热.由于太阳核心与表面之间的各壳层仍然包含充裕的氢,在 经过比较 短的时间以后,收缩的核心上面的温度达到400万开左右,这个温度高到可使围绕太阳核心的一 个壳层内的氢燃烧,同时,核心的这种收缩把大量的引力能转换成热能,把太阳大气向外推 出. 随着壳层氢燃烧的开始,太阳突然有了新的热核反应能源.太阳无活力核心的不断收缩和这种 新的向外大量供应能量,造成太阳发生巨大的膨胀.由于太阳的结构要保持与这种新能源的 平衡,所以太阳的外层越来越向外扩展.大气膨胀就会引起自身温度降低,最终太阳的表面温度降 低到4000开.温度为4000开的物体发出的主要是红色的光,此时的太阳就变成了一颗红巨 星.变成红巨星的太阳将变得很大,它将吞没地球,地球将化为蒸气.在太阳外层膨胀和冷却的同时,无活力的核心压缩也在进行,太阳内部深处的温度升到新 的高度.最后,太阳中心的氦原子核在1亿度的高温下,以高速相互碰撞的形式而熔合成碳和氧, 于是出现氦燃烧的新的热核反应.氦燃烧所产生的新的能量输出,阻止了恒星核心的进一步 收缩.当氦耗尽时,便到了类似太阳这样的恒星的生命发展的最后阶段.由于没有能力点燃任 何新的热核反应,所以恒星会一直收缩,直到体积与地球大小差不多,这时,太阳就变成了 一颗白矮星.
  三、恒星的死亡
  从现在起再过50亿年,太阳就会变成一颗白矮星而终结自己的恒星历程.白矮星的体积 不 会再继续缩小.印度天体物理学家钱德拉塞卡发现,是“电子简并压力”支撑住了死亡的恒星,使白矮星不再继续收缩.这种简并压力并不是无限强大的,电子简并压力所支撑 的物质总量有一个上限,这个很重要的上限是1.4个太阳质量.换句话说,只有那些残骸 质量小于1.4个太阳质量的恒星才能变成白矮星,白矮星的密度值一般是每立方厘米60吨. 如果恒星遗骸的质量大于
1.4个太阳质量的话,由于电子简并压力无法支撑住这个质量 的压力,不得不继续收缩,这时出现了“中子简并压力”.这种强大的压力随即有力地抗拒 任何进一步的 挤压,这时,恒星的遗骸就被压成了一颗中子星.同样,中子简并压力不可能支撑住大于3个 太阳质量的燃余恒星物质,因而所有中子星包含的物质必定小于3个太阳的质量.中子星的 密度值一般是每立方厘米6亿吨. 自然界里,有许多恒星有巨大的质量,有些星系甚至包含40或50个太阳质量的物质.这类恒星的遗骸很有可能大于3个太阳质量,这类恒星的遗骸是电子、中子简并压力所无法支 撑的.自然界中没有任何力量能支撑住它们,因此,在严酷无情的引力作用下它们只能不停地收 缩.成万亿吨的燃余恒星物质的无比巨大质量从四面八方向里挤压,使这颗星变得越来越小 , 这颗恒星就这样从宇宙中消失了,遗留下来的东西被称为黑洞.它由一个奇点(单一的点)和视界组成. 黑洞以贪婪的、永无满足的方式吞噬东西,物体一旦掉进黑洞就永远从我们的宇宙中移去 了.因为这种物体不再是我们宇宙的一部分,所以它的许多特性便再也检测不到.加到黑洞上去的不管是1公斤白金,1公斤氢,或者1公斤有生命的组织,我们只把它看作是加上去1公 斤质量,并不考虑在此之前它是什么东西

3. 我们的星系中什么是大多数恒星生命周期的最后阶段

任何恒星都经过主序星阶段,然后变成红巨星,到生命的最后,依质量的不同而有不同的结局,质量小的,不经历剧烈的爆发,而是逐渐吹散外层大气,露出中心的致密核,这就是白矮星,而质量大的,则经过剧烈的爆发,从而将大部份质量抛散到太空中,在爆发过程中,一颗恒星的光度剧烈增加,有可能比一个星系还要亮,这就是超新星,爆发后,又依剩余的质量不同而形成不同的结局,质量稍小的,形成中子星,质量更大的,则形成黑洞.
而我们的太阳属于质量小的那一类恒星,它在生命的最后阶段由于质量不够,所以只会形成白矮星.

我们的星系中什么是大多数恒星生命周期的最后阶段

4. 恒星的一生要经历哪几个阶段?

不同的恒星,会有不同但是总体大致相似的一生:
1、形成阶段:恒星在一片混沌的星云中由星云气体和尘埃汇集而成,星云的中间部分逐渐凝结在了一起形成了一颗星体(这颗星体叫做原恒星),而外部星云则开始形成一个圆环,围绕着中心星体旋转。而这些外围星云,则是后面形成诸行星和其它星体的材料。
2、幼年阶段:当恒星的质量因为星云中的气体、尘埃不停聚集而变大,最终导致内部温度达到了足够发生核反应时,这颗星体就被“点燃”,开始了全星体范围的核聚变反应,一颗恒星就此诞生了。恒星在幼年阶段亮度较暗,但是却可以放射出比中年期更为强大的恒星风。
3、中年期(主序星期):这时候恒星稳定“燃烧”,主要发生氢元素的核聚变反应,它的光、热和引力稳定而深远地影响着它所统治的星系。
4、晚年期:这时候的恒星内部氢元素消耗殆尽,接着恒星的氢元素聚变产生的热膨胀力以及辐射能不能够和恒星本身的万有引力相抗衡,接着恒星坍缩,当坍缩的恒星达到了氦元素聚变的温度时,氦元素开始聚变,氦元素聚变可以释放出比氢元素聚变还要巨大的能量,使得恒星极不稳定。
如果是中小型行星(除了棕矮星和小型红矮星),则有:
   氦元素聚变产生的热膨胀力和辐射能大于恒星本身的万有引力,这使得恒星变得很大很大,体积要大上几百倍甚至几千倍,亮度也因为聚变能量更大的氦聚变而变得亮很多。这个阶段叫做恒星的红巨星阶段。由于恒星的质量有限,恒星不能再进行坍缩,热量无法再次集中,所以氦元素只聚变为了碳元素,没有引发下一步聚变。恒星得以保持上亿年甚至更久的红巨星阶段。 
如果是大行星或者是巨行星,则有:
   氦元素聚变为碳元素,而其聚变产生的热膨胀力和辐射能不足以和恒星巨大的万有引力相抗衡,恒星并没有膨胀为红巨星,而是开始了碳元素的核聚变反应,而碳元素和核聚变反应放出的能量更为巨大,恒星的体积变大,光度变大几百倍甚至几千倍,颜色变成白色甚至是蓝白色,这个阶段叫做超新星阶段。这个阶段的恒星像硝化甘油炸弹一样极度不稳定,很有可能下一秒钟就发生超新星爆发。
5、终结时刻:不同的恒星,有不同的“死法”。
先说说中小恒星:
中小恒星在氦聚变中膨胀为红巨星,最后由于氦元素反应殆尽,而聚变产生的碳元素无法再次聚变,恒星最后会很安静地坍缩,内核坍缩为体积很小,密度很大的白矮星,外部结构则像烟云一样散开,变成了曾经构成过恒星的星云。而中小恒星的“尸体”白矮星在几百万年的时间中将逐渐散去光和热,最后变成一颗又冷又黑的黑矮星。另外要提到的是棕矮星不会变成红巨星,质量不超过太阳质量0.4倍的红矮星也是不会变成红巨星的,因为即使它们的氢元素耗尽,他们也没有足够的引力来坍缩星体凝聚热量来达成氦聚变的。
而我们再说说大型恒星和巨型恒星的“暴死”:
超新星阶段的恒星,碳元素的核聚变非常快,放出的能量也非常大,但是依然不足以令恒星严重膨胀,这导致恒星的温度继续升高,碳元素聚变产生的硅元素再次发生核聚变,产生更高的能量,而这个疯狂的轮回会越来越快,越来越剧烈,直到稳定的铁元素的产生。而此时恒星内部的热膨胀力和辐射能已经可以突破恒星巨大的万有引力的束缚了,这时候的恒星则会“hold不住”了,像气球充多了气一样炸开————超新星爆发甚至是极超新星爆发了!超新星爆发是宇宙中已知的最暴虐的天文现象,它产生了极强的光辐射、热辐射、爆炸冲击波、电磁辐射甚至是伽马射线暴,甚至有些巨行星发生的极超新星爆发能够把半径上百光年的地方通通炸平,爆炸威力波及上千光年半径的宇宙空间(著名的天鹰座“创世之柱”就被一千年前的一次超新星爆发的冲击波中被吹散)
接着,超新星的内核坍缩,变成致密程度达到你想象不到的东西——中子星或者黑洞,即大型恒星的“尸体”。
而超新星爆发时比铁元素更重的元素在超新星爆发中由新聚变形成。
所以说,我们的太阳系至少经过一次极超新星爆发的轮回才形成。
这里附带说一说恒星的寿命:恒星越大,燃料消耗就越快,寿命就越短。比如说天津四,寿命只有数百万年,而小恒星比如说比邻星,它的燃料消耗很慢,寿命达数百亿年,等我们的太阳“死了”,它依然处于青年期。
这是我黏贴自己的纯手打百科回答

5. 恒星的一生经历了哪些演化阶段

恒星系统

恒星的一生经历了哪些演化阶段

6. 恒星的一生会经历哪些阶段?

恒星的演化过程主要分为4个时期,分别是幼年期、壮年期、衰退期以及死亡期。恒星最开始的时候其实只是巨分子云,在初始阶段会被密集的星云气体以及灰尘掩盖,很难被观测到,这个时候被称为博克球状体。之后这个球状物体的中心温度会特别的高,让恒星开始自主发光,达到一个静态平衡。随着时间的流逝就会进入恒星的中年时期,会形成红巨星以及超巨星。而在衰退时期,恒星就会死亡,可能会变成中子星或者黑洞。

在红巨星阶段,星球内部的物质不再发生热核反应,但由于外壳对于核的压力会不停的增大,所以会引起其他形状的变化。物理将恒星内部的运动以及能量的产生都联系了起来,一个因素的变化就会引起整体的改变。气体是会产生运动的,这种运动是在引力作用下继续下去的,就会形成最初的恒星。而在中期阶段,内部就会有核反应,一种反应完就会有另一种反应开始,直到把所有的燃料都消耗殆尽。在最后的归宿阶段,恒心还是在引力作用下发生坍塌或者爆发的,可能会让一部分成为星云气体,另一部分成为各种其他的天体,比如说白矮星。

大多数恒星的物质是气态的,热传导的作用其实不怎么大,所以内部是很热的。在最后的演化阶段,一个小小的羽毛就有可能造成引力出现变化,让恒星萎缩,也会让巨分子云开始不停的碰撞。这个时候就有可能开始不停的爆发,让一些高速物质被抛出恒星。之后巨分子云碎片会被分解成更小的碎片,会在宇宙中漂泊。所以恒星的一辈子其实是有一个程序的,看起来很短,演化的时间是很长,比人类的寿命要多得多。

大质量的恒星在坍塌的过程中会经历几次巨变,也就是我们所说的超新星爆发。

7. 恒星的生命周期怎么样?

尽管宇宙中有数万亿颗恒星,但恒星绝对是宇宙中最独特的天体之一!它们是自发光的,通常由热等离子体在强大的引力作用下结合而成。
恒星由于其核心氢和氦之间发生的热核反应而发出明亮的光。恒星的亮度并不总是相同,而且会随着恒星的演化阶段而变化。
现在,让我们仔细看看恒星是如何演化。

恒星演化
当氢气和氦气的星云在重力作用下聚结时,就会出现恒星。通常需要来自附近超新星的冲击波来启动聚集在一起并变得更密集的气体。
恒星的形成通常发生在气体星云中,星云的密度大到足以使氢原子通过化学结合形成氢分子。
星云通常被称为“恒星托儿所”,因为它们含有足够的物质来产生几百万颗恒星,这就导致了星团(恒星数目10颗以上)的形成。
由于重力作用,致密的气团进一步收缩,同时从星云中积累更多的物质。收缩使物质变热,产生向外的压力,从而减慢重力收缩的速度。这种平衡状态称为流体静力平衡。
当原恒星(通常指年轻恒星)的核心温度足够高到氢可以聚变时,收缩就完全停止了,这一过程被称为核聚变。在这个阶段,原恒星变成了所谓的序列恒星。
氢气主要在恒星内部燃烧。它是原子最简单的形式,包含一个带正电荷的粒子(质子)和一个带负电荷的粒子(电子)围绕它旋转。
这些恒星可以充当恒星熔炉,导致剩余的氢原子相互碰撞。在核心温度超过400万摄氏度时,原子融合形成氦(4He)。

在核聚变过程中,一些质子被转换成称为中子的中性粒子,这个过程称为放射性衰变(β衰变)。
在聚变过程中释放的能量会进一步加热恒星,导致更多的质子发生聚变。核聚变以这种可持续的方式持续了几百万到几十亿年(甚至能比目前宇宙138亿年的年龄还要长)。
与预期相反,被称为红矮星(质量小)的最小恒星实际上寿命最长。尽管有更多的氢燃料,大质量恒星很快就会消耗掉它们的供给,因为恒星核心温度更高,而且承受着来自外层的更大压力。
较小的恒星也能更有效地利用它们的燃料,因为燃料通过对流热传导在恒星的整个体积中循环。
如果恒星足够大,足够热(核心温度超过1500万摄氏度),核聚变反应产生的氦将继续聚变,形成更重的元素,如碳、氧、氖,最后到铁停止。
比铁重的元素,如铅、金和铀,可能是通过快速吸收中子而形成的,然后中子衰变为质子。这被称为R-过程,是“快中子捕获过程”的缩写,它被认为发生在超新星的剧烈活动中。

最后可能形成黑洞
恒星最终会耗尽可以燃烧的物质。这首先发生在恒星的核心,这是恒星最庞大的部分。核心开始因引力而坍塌,产生了极端的压力和温度。
核心产生的热量引发了恒星外层的核聚变,而那里仍然保留着氢燃料。其结果是,这些外层膨胀,以散发产生的热量,变得巨大和高度发光。这被称为红巨星阶段。
小于0.5太阳质量的恒星会跳过红巨星阶段,因为它们不会变得足够热。恒星核心的收缩导致恒星外层的爆炸。
一旦密度达到一定程度,恒星的电子就不能靠得更近,核心就会停止收缩。这个物理定律叫做泡利不相容原理。
核心仍然处于这种电子退化状态,称为白矮星,逐渐冷却成为黑矮星。
超过10个太阳质量的恒星通常会在其外层经历更多的爆炸,从而形成超新星。
在更大质量的恒星中,一旦核心的密度变得难以置信的高,引力坍缩就会变得更加显著,也更有可能形成黑洞。

恒星的生命周期怎么样?

8. 恒星从诞生到湮灭会经历哪些阶段?

我们的太阳的未来清晰可见:某一天,它内核的氢气将消耗殆尽,膨胀为一颗红巨星,氦气也就随之融合。之后,它将脱去外表层,形成一个行星状星云,其内核持续坍缩,直到成为一颗白矮星。


图片来源:欧洲航天局(ESA)/美国国家航空航天局(NASA)与哈勃望远镜资料库(HLA),由朱迪·施密特创作
这种命中注定,与其它所有质量为太阳质量40%-800%的类日恒星一样。但此图所示非行星状星云,而是在形成星云前的一个短暂的特殊阶段:行星状星云前(或原行星状)星云。


图片来源:美国国家航空航天局(NASA)/喷气推进实验室(JPL)
在这巨大周期的最后,恒星开始脱去它们的外(氢气)层,此过程会使恒星温度升高,因为氢气仍然在与恒星的氦壳融合。


图片来源:欧洲航天局(ESA)/哈勃望远镜、美国国家航空航天局(NASA)
中心的恒星变得更蓝了,而且越来越热,引起猛烈的风。


图片来源:欧洲航天局(ESA)/美国国家航空航天局(NASA)
这些风能导致双极(多节)喷流以及弓形激波。


图片来源:欧洲航天局(ESA)/美国国家航空航天局(NASA)/哈勃望远镜/喷气推进实验室(JPL)
当恒星的温度升至30000开尔文以上时,周围的喷出物就将被电离,产生辐射和反射现象。


图片来源:欧洲航天局(ESA)/哈勃望远镜、美国国家航空航天局(NASA)
虽然行星状星云前(原行星状)时期十分短暂(约10000年),但这很常见,仅在我们的银河系中就有着数不胜数的例子。


一颗恒星就是一个由等离子体通过自身引力汇聚到一起形成的发光球体所组成的天体。离地球最近的恒星是太阳。在地球的夜晚,许多其它的恒星也是肉眼可见的,因为它们距离地球非常远,所以只作为大量固定的亮点出现在夜空中。历史上,最有名的一些恒星被分成一组组星座与星群,每组中最亮的恒星被赋予正规名称。天文学家们把恒星一览表汇总到一起,通过这些信息识别出已知的恒星,并提供标准化星体设计。可观测宇宙大约包含了1×10^24颗恒星,但大多数都是在地球上用肉眼看不到的,这涵盖了我们星系——银河系——之外的所有恒星。


一颗恒星的生命中至少有一部分时间是散发光芒的,因为它的内核中发生着由氢转化为氦的核聚变反应,并有能量穿越恒星内部释放出来,而后辐射到宇宙空间中。几乎所有比氦重的天然元素都是由恒星在其一生的时间里通过核合成创造的,也有一部分是在超新星爆发时核合成的。当恒星走到生命终点时,它可能也包含简并物质。天文学家可以通过分别观测它在太空中的运动轨迹、它的光度和光谱来断定其质量、年龄、金属度(化学组成)以及恒星的其他属性。一颗恒星的总质量是决定它的演变及最终命运的主要因素。其他特征也能改变它的生命,例如直径和温度;同时,恒星的环境也会影响到它的自转和运动。以许多恒星的表面温度为一条坐标轴、以光度为另一条坐标轴所成的图像叫做赫茨普龙·罗素图(赫罗图)。也有一些赫罗图添加了部分特殊恒星的年龄轴与演变状态轴。


除质量之外,比氦更重的元素也在恒星的演变过程中起到了至关重要的作用。天文学家们给所有比氦还重的元素贴上了“金属”的标签,并测定恒星中这些元素的化学浓度,也就是金属度。恒星的金属度会影响到它什么时候开始燃烧它的燃料、控制磁场的形成,这些也都对星风产生影响。实际上,年长的II族恒星比年轻的I族恒星的金属度要小,因为它们形成的分子云的化学组成不同。随时间的推移,当年长的恒星死亡并脱去大气层的一部分后,这些分子云中出现的重元素就会越来越多。