為什么不同質(zhì)量的恒星會有不同的歸宿
每個的的性格不一樣,出生的環(huán)境也不一樣,長大了各自的發(fā)展方向和前途也不一樣,會有不同的歸宿,恒星大家知道嗎?為什么說不同質(zhì)量的恒星會有不同的歸宿呢?其中的原因是什么呢?相信許多朋友們都不太了解,下面就小編來給大家解答一下疑惑吧。
恒星之所以能夠在很長的時間里保持穩(wěn)定的狀態(tài),完全是因為其內(nèi)部的核聚變反應(yīng)。核反應(yīng)將氫轉(zhuǎn)變?yōu)楹ぃ瑫r釋放巨大的能量。這些能量往外傳遞,提供了恒星向外的輻射壓。正是這種壓力,抵抗著星體自身的引力,否則,恒星就會在自引力的作用下不停地向中心收縮。
然而,核&ld;燃料&rd;終有耗盡的一天。當(dāng)恒星中央氫聚變?yōu)楹さ姆磻?yīng)停止以后,與引力抗衡的能量消失了,中央的氦核會迅速收縮。氦核的收縮會釋放出巨大的引力勢能。這些能量一方面將外圍殘余的氫&ld;點燃&rd;,使得恒星的表面急劇膨脹,光度陡增,形成一顆巨星;另一方面,向內(nèi)又將氦核加熱。當(dāng)氦核的溫度升高到1億開時,就能夠產(chǎn)生氦聚變?yōu)樘己脱醯暮朔磻?yīng)。氦核的&ld;點燃&rd;使得輻射壓和引力重新達到平衡,收縮暫時停止。這樣的過程可能會重復(fù)下去,氦用完后是碳,然后是氧、硅等,直至中央生成致密的鐵核。
但并不是所有的恒星都能演化到生成鐵核的階段。像太陽這樣質(zhì)量較小的恒星,當(dāng)氦耗盡以后,于物質(zhì)的總量不夠,作為&ld;爐渣&rd;的碳和氧坍縮所釋放的引力勢能無法將核心加熱到&ld;碳燃燒&rd;的溫度。所以,坍縮會繼續(xù)下去,直至密度高達幾噸每立方厘米的時候,才在電子簡并壓的抵抗下停止下來,在中央留下一顆白矮星。而恒星外層的物質(zhì)則繼續(xù)向外膨脹,形成彌漫的行星狀星云。白矮星剛誕生時非常熱,表面溫度可以達到上萬開。隨著時間流逝,它會慢慢冷卻,溫度和光度不斷降低,逐漸變成紅矮星以至黑矮星,幾乎不再發(fā)光,那時就很難觀測到它了。
大質(zhì)量的恒星演化到了生成鐵核的階段,于質(zhì)量的不同,最后的結(jié)局也是各不相同的。質(zhì)量大約4~8倍太陽質(zhì)量的恒星,殘留下來的內(nèi)核質(zhì)量會超過144倍太陽質(zhì)量‐‐這稱為錢德拉塞卡極限,無法停留在白矮星的狀態(tài),而會一直坍縮成為密度比白矮星還要高幾億倍的中子星,星體中子簡并壓與自身的引力抗衡。這個坍縮過程很快,釋放的引力勢能以猛烈爆炸的形式爆發(fā)出來,將內(nèi)核以外的所有殘余物質(zhì)猝然拋向太空,形成一次超新星爆發(fā)。
如果恒星的質(zhì)量再大一點會怎樣呢?這時,內(nèi)核的質(zhì)量會超過約32倍太陽質(zhì)量‐‐這稱為奧本海默極限,中子簡并壓也無法抵御內(nèi)核自身的巨大引力,恒星的內(nèi)核會一直坍縮下去,直至形成一個黑洞。外圍的物質(zhì)則在一次更加猛烈的超新星爆發(fā)中,散布到廣袤的星際空間。
當(dāng)然,恒星真正的演化過程遠比這里描述的要復(fù)雜。但是無論如何,一旦恒星形成以后,它的質(zhì)量就完全決定了其自引力大小;而自引力是主導(dǎo)恒星演化進程的首要物因素,它一步一步地控制著不同質(zhì)量的恒星走向各自不同的歸宿。