科普微故事地球 (科普天文微故事)

豆豆:“爷爷,昨天您给我讲了恒星的了孕育及出生,那恒星是咋哀亡的呢?”

爷爷:“主序恒星有那几种?”

豆豆:“红矮星、黄矮星和蓝巨星。”

“对!”爷爷:“恒星的寿命,与质量有关,质量越大的恒星,寿命越短,知道为什么吗?”

豆豆:“不知道!”

爷爷:“恒星不是由气、固、液三态组成,而是等离子态,当然,这是题外话。当主序恒星延生之后,它会在较长的时间以内保持相对稳定的发光发热的状态,其发光发热的主要原因,是核聚变;能较长时间发光发热的原因,是聚变产生的向外的作用力与中心引力处于平衡状态,而这个时期是恒星的青壮年时期,大约能占据了恒星寿命的百分之九十以上。如果,恒星到了中老年时期,因为之前能量的不断释放,质量会不断减小,从而导致中心引力作用逐渐减小,聚变的作用就会越大,又因为中心引力的作用是向内的,而聚变的作用力是向外的,而从使恒星的体积将逐渐膨胀。由于恒星的质量越大,核聚变就会越猛,所以寿命也越短!”

豆豆:“是不是在红矮星、黄矮星和蓝巨星当中,蓝巨星的寿命最短?” “对!”爷爷:“蓝巨星的寿命,一般只有几百到几千万年。蓝巨星老了后,中心部分会形成红超巨星,亮度减小,而外围部分会形成超新星爆发,特亮,亮度能达到太阳亮度的5700倍。超新星的爆发,将为新的天体诞生提供物质基础,同时超新星爆炸,会挤压较近的星云,这是新的恒星形成的重要因素当中的一种。”

豆豆:“那红超巨星呢?它怎样变?”

爷爷:“红超巨星的阶段非常短暂,一般只有几十到几百万年,如果红超巨星的密度,达到超过史瓦西极限,它就会坍塌成黑洞,如果红超巨星的密度达不到史瓦西极限,它就会演变成中子星,无论它变什么,都意味一颗蓝巨星的‘大限’以到。”

“坍塌?”豆豆:“什么意思?”

爷爷:“恒星之所以能在青壮年时期,处于稳定状态,实际是核聚变向外的作用力与中心引力互相平衡,恒星到晚年的时候,中心引力作用减小,体积膨胀,但是,随着‘燃料’氢的消耗减少,由于核聚变的作用力锐减,导致中心引力的作用又会再次相对应的变大,恒星的中心部分,在引力作用下,会向内压缩,密度增大,这便是‘恒星的坍塌’。不同质量大小的恒星,最终会坍塌成黑洞、中子星和白矮星等。”

豆豆:“那主序恒星中的黄矮星、红矮星呢?它们是怎样衰亡的?”

爷爷:“黄矮星的寿命约为100亿年,它的晚年,中心变成红巨星,而外围变成星云,星云是新的恒星诞生的物质基础。红巨星最终会坍塌成白矮星。理论上,白矮星最终会坍塌成黑矮星,说理论上,是因为目前人类还没有观察到黑矮星。红矮星是主序星中寿命最长的,能‘活’数百亿年到数兆年之久,由于它质量更小,所以它会接演变成白矮星。”

豆豆:“恒星聚变,只有氢的聚变?”

爷爷:“如果是蓝巨星,由外围到中心,依次是氢的聚变(氢聚变成氦),氦的聚变,碳的聚变,氧的聚变和铁的聚变,这是因为越往中心,温度越高,而黄矮星,由于温度低一些,只能到碳的聚变,质量大一些的能到氧的聚变。红矮星呢,质量更小,通常只有氢、氦的聚变。”

……