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天體形成的每個階段
天體形成的每個階段
更新时间:2024-10-13 20:15:36

夜晚仰望蒼穹,滿目星光。

天體形成的每個階段(天體是怎樣演化的)1

在這些天體中絕大多數都是像太陽一樣的恒星,它們能自己發光發熱。與世間萬事萬物一樣,恒星也是有産生、發展和滅亡的過程的。

1950年英國著名天文學家和物理學家霍伊耳提出了恒星演化理論,這個理論是對康德-拉普拉斯星雲假說的發展,該理論指出了宇宙間各天體的起源和歸宿,使人類對天體的認識更加深化了。

根據他的恒星演化理論,天體是誕生于原始星雲,它們在誕生後将經曆三個時期:

第一個時期是恒星形成階段:

恒星起源于宇宙空間的大質量星雲,實際的觀測早已證實了質量是太陽10倍左右的這種星雲的客觀存在(據研究表明,誕生我們太陽的原始星雲有數光年大小,質量是太陽的好幾倍,這塊大質量星雲還同時誕生了數顆恒星)。

天體形成的每個階段(天體是怎樣演化的)2

同時根據理論計算,這種星雲的密度超過一定的限度時,就會在引力作用下收縮,聚集成團,内部壓力和和溫度相應升高。星雲的主要成分是氫,所以收縮的星雲表現為氫原子雲。随着溫度升高,氫原子開始電離,漸漸變成氫離子雲。再進一步收縮,在重力、氣體膨脹壓力、磁場和自轉的共同作用下,星雲漸趨于球狀,溫度升高到幾百攝氏度,開始發出紅外線輻射。這樣經過幾千萬年的演化,便形成了天文學家所稱的“紅外星”。紅外星進一步收縮,内部壓力增大到幾乎可以與引力相抗衡時,收縮就減慢了下來。慢收縮後期,紅外星内部溫度漸漸上升到1000萬攝氏度左右,這時氫核聚變為氦核的反應就發生了。

天體形成的每個階段(天體是怎樣演化的)3

第二個時期是恒星相對穩定階段:

當第一個時期經過幾千萬甚至10多億年以後恒星便進入了第二個時期。由于核反應産生的巨大能量,使恒星内部壓力增高到足以與引力相抗衡,使恒星不再收縮,因此,運動狀态就基本平衡而穩定了下來。在這一階段由于恒星内部産生的巨大能量經過若幹年傳遞到了表面,所以表面溫度升高并向外輻射出能量很強的可見光。比太陽質量大的恒星由于其内部壓力和強度高,所以其核反應産生的能量就大,因而就亮度大,溫度高,呈藍色(我們太陽是黃色),

天體形成的每個階段(天體是怎樣演化的)4

但是由于它抛出的質量大,所以在這一過程中的時間隻有幾千萬年。相反比太陽質量小的恒星,亮度小,溫度低,呈紅色,由于它抛出的質量小,所以在這一過程中停留的時間要長達萬億年(宇宙至今還不到200億歲)。

為了利用剩餘的燃料,恒星會變得越來越熱,燃燒的速度越來越快,恒星越來越亮,我們的太陽每11億年亮度增加10%。當恒星中心溫度升高達到一億攝氏度,恒星中心外層的氫聚變開始,這一反應會迅速向外層轉移,推動外層膨脹,使恒星的體積增大幾千倍以上,變成了“紅巨星”(太陽如果變成紅巨星,半徑會增加260倍)。

天體形成的每個階段(天體是怎樣演化的)5

紅巨星的内部高溫又使氦發生核反應(就是人們常說的氦閃,持續時間短,但爆發釋放的能量相當于整個銀河系平時釋放的量,拿我們太陽舉例,如果到了太陽發生氦閃時,整個太陽系都會受到影響,到時地球人類隻有離開太陽系另擇星球居住,或像影片《流浪地球》那樣把地球移往别的恒星系),再度提供極大的能量,使内部壓力增高到可以與引力抗衡,恒星又穩定了起來了。

第三個時期是恒星走向死亡的階段:

在經過10億年漫長的紅巨星階段以後,恒星便進入了這一時期。紅巨星末期表現為大小和亮度發生周期性的脈動變化,接着便進入了爆發階段,即把大量物質抛射到星體的周圍,形成一個像星雲一樣龐大的氣環,

天體形成的每個階段(天體是怎樣演化的)6

随後核反應停止,恒星自身巨大的向心引力失去它内部的核平衡力,收縮開始了,恒星由此進入了它的衰亡階段。

天體形成的每個階段(天體是怎樣演化的)7

質量在太陽1/3以下的恒星,衰亡是平靜的,它的體積逐漸變小密度增大形成白矮星,半徑最後縮到一萬千米左右,密度卻在每立方厘米一噸左右。質量大于太陽1/3而小于1.44倍太陽質量的恒星,包括太陽,它們的哀亡是比較激烈的,會抛射出“紅巨星”那膨脹的外殼,新星爆發後的中心殘骸形成了白矮星,一個太陽質量的白矮星體積大約和地球大小相當,

天體形成的每個階段(天體是怎樣演化的)8

白矮星的體積與其質量成反比,其最高密度可達每立方厘米幾十噸以上。比太陽質量大三倍以上的恒星,當核反應一結束,便開始了迅猛異常的坍塌。劇烈的坍塌将核心部分壓縮成密度極高的狀态,同時向外發出強烈的沖擊波,使外層物質猛烈的向星空空間抛射,形成超新星爆發。爆發後的中心殘骸形成了中子星,其物質密度高達每立方厘米一億噸。

天體形成的每個階段(天體是怎樣演化的)9

如果爆發後的殘骸仍大于兩個太陽的質量,那麼它就會繼續坍縮為黑洞。黑洞是一種引力極大,以緻任何物質包括光線都無法向外逃脫的奇異極瑞天體。

天體形成的每個階段(天體是怎樣演化的)10

這就是霍伊耳描述的恒星漫長的演化史。現代的天文觀測發現,已經大部分證實了這一理論的正确性。他的恒星演化理論經過多年不斷地完善,現已成為公認的科學理論。

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