星 -天體

大多數天文學家都相信恆星都是由稀薄氣體雲和塵埃因引力坍縮而產生的。這些氣體雲和塵埃的引力的強弱同恆星一生的歸屬密切相關,換句話說,恆星初始質量的大小影響著它的演化方向、年齡以及最終死亡的結局。大質量恆星相對于小質量恆星來說,演化速度要快的多。對于質量相當于8個太陽質量的恆星來說,通常都是以超新星爆發的形式終其一生。

  • 中文名稱
  • 影響因素
    恆星初始質量的大小
  • 含    義
    天體
  • 材    料
    稀薄氣體雲和塵埃因引力坍縮

星體

恆星

恆星的誕生地通常認為是在那些星際氣體中。當這些星際氣體的密度超過某個臨界值的時候,氣體之間的相互引力會逐漸超過氣體的壓力,這樣,星際氣體就會開始收縮,密度便會不斷的加大。由于星際氣體的質量實在是太大,所以在密度增大的同時,星際氣體內部同時會變得越來越不穩定。這就導致形成一些較為微小的氣體團。隨著時間的推移,這些小的氣體團便會慢慢的演變成為一顆顆的恆星。所以,在我們看來恆星都是成團成團的誕生。

這些由氣體和塵埃形成的緩慢自轉的球體所產生的恆星,天文界已提出一個公認的誕生圖像。但是具體到細節還尚不很明了,特別是坍縮的稍後階段也就是關于行星形成的清晰理論還沒有一個明確的答案。但是巨型紅外望遠鏡的出現使得天文學家的研究變得相對來說比較容易了。因為電磁波在紅外線波段的波長較光學波段的波長要長出許多,所以通過紅外望遠鏡,我們能夠清楚地看到遍布氣體和塵埃的恆星誕生地的內部。

下面來看看恆星誕生的具體過程。當星際氣體的內部分解成一塊塊的較小的氣體團之後,這些氣體團會繼續收縮下去。這時,氣體團的密度已經達到60,000個氫原子/立方釐米,遠大于正常星際氣體的密度1個氫原子/立方釐米。最初氣體團密度較低的時候,其中心物質發出來的光輻射還是能夠突破重重阻礙達到氣體團的外部,但是隨著氣體團的收縮,由中心到外層逐漸形成了密度梯度,氣體團中央的密度大到以至于光也穿透不出來。這樣氣體團中心的溫度就會不斷的升高,壓力也開始升高,收縮慢慢停止。直至溫度達到二千度左右,氫分子開始分解成為原子。于是核心再度收縮,到收縮時釋放出的能量把全部的氫都重新變為原子。這個新生的核心比今天的太陽稍大一些,不斷向中心跌下的全部外圍物質最終都要落到這個核心上,一顆質量和太陽一樣的恆星就要形成了。這樣恆星內部便開始發生核聚變反應,恆星進入到主序階段。

太陽

太陽是我們見到的最普通的一顆處在主序的中等質量的恆星。

太陽太陽

45億年前我們的太陽就是在經歷過這個階段以後從原恆星過渡到恆星。在恆星內部的這個核反應熔爐中,物質從氫開始,不斷的"演化"下去,這種創造過程被認為是我們多元素世界唯一的"造物主"。大霹靂理論認為,宇宙誕生初期,宇宙中隻充滿著最輕的元素--氫與氦。那些參與形成地球、大氣和我們身體的較重元素,是後來稱作超新星的激變恆星爆發期間在星體內部形成的。這類爆發在星系周圍貢獻出新形成的物質,不斷地以重元素豐富著星系介質。

恆星在主序階段所經歷的時間長短跟他的質量有密切的關系。大質量的恆星燃燒的的快,演化的也快。小質量恆星,由于其內部引力較小,核反應沒有大質量恆星來的劇烈,所以演化的也較慢,其主序階段也相對來說長一些。太陽的整個熱核反應階段約是一百二十億年,而質量大于太陽十倍的恆星,核階段就要短一千倍。

我們的太陽就是一顆典型的處在主序的小質量恆星。她已經在主序階段"生活"了45億年。天文學家的計算結果顯示太陽還可以象現在這樣再"生活"50億年,也就是說,太陽的主序階段長達100億年。

任何恆星在其主序階段的末尾,核心的氫都會逐漸消耗殆盡,隨後它們便會脫離主序進入到紅巨星階段。在這個新的階段,恆星的核心由氫聚變的產物--氦組成 。氦又是另一不同聚變反應的燃料,反應後形成碳和氧,並繼續釋放出大量的能量。然而, 這 種反應需具備更高的核心溫度,這個條件直到氫聚變的末尾才會出現。恆星由氫供給燃料過 渡到由氦供給燃料的轉變時間極短,氫一經耗盡氦核反應立即開始。隨之,這顆恆星的外貌顯著改變。氦聚變比以往的氫核反應產生的能量更多,重力與新熱能輸出之間的平衡使恆星達到一個新的穩定體積。這時恆星變成 了龐大的巨星。雖然它產生的能量比主序階段要多的多,但這時有了龐大的恆星表面會把熱量輻射出去。 這就出現了令人驚奇的事,盡管恆星核反應更加劇烈,但恆星的表面溫度卻涼下來。盡管表面溫度相對很低,但紅巨星卻極為明亮,因為它們的體積巨大。肉眼能看到的最亮的星有許多是紅巨星,如參宿四、畢宿五大角、心宿二等。

紅巨星

50億年後的太陽也會變成為一顆紅巨星。

紅巨星氦核聚變的原子產物包括碳、氮和氧。這些元素在氦燃料貯藏耗盡後將會變成新的恆星燃料。實際上這種由輕核聚變為重核的反應在恆星一生的演化過程中相互銜接,相繼出現。先由氫聚變為氦,然後再由氦聚變為碳、氮和氧,以此類推產生越來越重的元素。為了克服更重元素對聚合的頑抗,每個後繼階段都需要比前一階段甚至更高的恆星核心溫度。這依次更高的溫度使核燃燒過程逐級加速,所以每個後繼階段所存在的時間就越來越短。

當恆星成長為紅巨星,熱核反,應的速率也不可逆轉的衰退。對于離開主序的時候質量在1~8個太陽質量之間的恆星,由于外殼的重量不足以使它的核受到充分的壓縮、提高溫度所以巨星的碳-氧核不再發生熱核反應。但是核的周圍卻仍然活躍。核外的氫層和氦層會先後燃燒,這樣將熱核反應一步一步地延伸到外殼。這種不連續反應所產生的能量僅能斷斷續續地支撐外層的重量。這使得恆星開始脈動。這種狀態會持續數千年。在恆星脈動的過程中,它會不斷的向其周圍噴射物質,直至最後外層物質全部脫落,隻剩下一個裸露的碳-氧核。那些被拋出的物質--灰燼,會形成一個行星狀星雲,而萎縮的殘骸則會變成白矮星。白矮星是中等質量恆星演化的終點。其半徑跟質量成反比,質量越大,半徑就越小。由于沒有熱核反應來提供能量,白矮星在發出輻射的同時,必然也在迅速的冷卻。但是要等他完全的冷卻下來成為一顆黑矮星卻要經歷數十億年的時間。

這裏聚集了很多的白矮星。

對于那些離開主序的時候大于8個太陽質量的恆星來說,它們的熱核反應可以一路順暢的進行下去。其核心最後形成一個鐵核。在耗盡能源的最後時刻,引力坍縮便會立即開始。然而此時已不可能出現新的聚變反應來抗拒坍縮以恢復恆星內外壓力的平衡。在巨大的壓力下,質子和電子被擠壓到一起形成中子,同時釋放出數以萬億的中微子。坍縮的結果就是恆星的所有質量都集中在一個30千米直徑的球體之中!其密度可想而知。恆星的外層物質隨著坍縮同樣以很高的速度朝向核心運動,它們同固態的中子核發生猛烈的碰撞,這種碰撞使物質達到極高的溫度。高溫高壓的環境使得恆星外層大氣中的氫和較輕的氣體產生聚合反應。這樣便發生了猛烈的聚合爆發,爆發所持續的時間隻有短短的1秒鍾,這顆超新星在轉瞬間其亮度劇變到1000億顆恆星那樣明亮!

星星星星

美國環境衛星

美國國家航空航天局2003年1月13日宣布:美國發射了兩顆衛星(ICESat號和CHIPSat號衛星),以研究冰帽和星形成的條件。

2003年1月12日,這兩顆衛星在加利福尼亞的美國空軍基地通過DeltaII號運載火箭發射上空。ICESat號衛星第一個發射上空,發射時間為64分鍾,這顆衛星2003年1月13日便與地面取得了聯系。CHIPSat號衛星用了83分鍾便與其火箭分離進入太空,也于2003年1月13日與地面取得了聯系。

該局戈達德太空飛行中心的ICESat項目負責人吉姆?瓦特茲因說,衛星正好在其期望的位置,並且運行狀況非常好。他認為這是其研究項目的極好的開端。

本月底,ICESat衛星將進入運行軌道,其高度為600公裏。在今後的幾年中,它將借助雷射測量冰帽的厚度,為人類研究南極和格陵蘭的演變提供相關資料。此外,它還將提供有關全球植被的資料。

CHIPSat衛星將從590公裏的高處研究星星的形成原因。憑借分光儀,它將研究廣闊星際中高溫度、低密度的氣體。

研究人員認為,星際空間的一些顆粒物質將來有可能會發展成星星。人類將通過衛星探測宇宙間的許多秘密。

逃亡的星星

逃亡的星星--伴侶被黑洞奪走,自身被流放而急急逃亡,科學家在銀河系裏發現了這樣一顆恆星2005-02-12

〖北京〗天文學家發現了一顆飛速運動的恆星,它的速度是如此之快,以至于銀河系的引力也束縛不住它。理論計算表明,銀河系裏這種逃亡中的恆星可能數以千計,這給銀河系中央潛藏著一個巨大黑洞的說法提供了新證據。

1988年有科學家首次提出一種理論,即兩顆相互繞行的恆星在經過星系中央的大質量黑洞附近時,會受到幹擾。結果是一顆恆星留在黑洞旁邊圍著它旋轉,另一顆則像彈弓打出的石子那樣被"彈射"出去。在銀河系中,這種現象估計每10萬年會發生一次。美國哈佛-史密森天體物理研究中心的天文學家Warren Brown領導的一個小組,新近發現了這樣一顆流浪的恆星。

這顆暗淡的恆星距地球18萬光年,位于長蛇座方向上。科學家使用亞利桑那州MMT天文台的6.5米望遠鏡發現了它。研究小組發現,它的運行速度在700公裏/秒以上,這幾乎是地球軌道速度的25倍,是銀河系逃逸速度(足以擺脫銀河系引力束縛的速度)的兩倍多。根據這顆恆星的位置、速度和運動方向,研究小組得出結論說,它是約8000萬年前從銀心黑洞附近被彈射出去的,沒有其它現象可以產生這樣快的速度。有關研究發表在即將出版的新一期Astrophysical Journal Letters雜志上。

加州大學洛杉磯分校的Andrea Ghez說:"這是一個非常有趣的發現。"她相信,有關發現還可能解釋為何有許多年輕的大質量恆星在緊緊環繞銀心黑洞運轉,天文學家通常不認為會在那裏發現這樣的恆星。

星星傳奇

每當夜幕降臨,空中群星閃耀。這些看似渺小的星星,與我們肉眼所見差別甚大,有著許多不為人知的秘密。

¤最亮的行星

在地球上,人類肉眼可以看到五大行星,其中最亮的就是金星。金星的亮度雖然遠不如太陽和月亮,但比著名的天狼星(除太陽外全天最亮的恆星)還要亮14倍,猶如一顆耀眼的鑽石。

金星不僅亮度很高,也很有"個性",它是太陽系內惟一逆向自轉的大行星,自轉方向與其它行星相反,是自東向西。因此,在金星上看,太陽是西升東落。

¤最亮的恆星

從地球上看,天狼星是夜空中最明亮的恆星。

在北半球,天狼星通常會在冬季升起,在獵戶座的西南方。天狼星的亮度是老人星的1.8倍,是北天球最亮星--大角星的3.6倍,其亮度高于獵戶座七顆最亮星的總和。天狼星如此之亮,一方面是因為其本身光度較高,另一方面,天狼星距離地球較近,隻有8.7光年

¤最古老的恆星

自古以來,人們會用"天荒地老"來比喻時間的長久,可是天荒地老的時間卻沒有一顆星星的壽命長。

在距離地球3.6萬光年的地方,有一顆編號為HE0107-5240的巨星,它的年齡大約有132億歲,其形成可以追溯到宇宙初期(宇宙形成期公認為137億年)。

¤最快的恆星

每當看星星的時候,人們都習慣在固定的位置尋找,其實很多星星是在高速運轉當中,有的運轉速度遠遠超乎人們的想象。

2005年,美國的天文學家發現了一顆恆星,其運行速度每小時超過240萬千米。天文學家推測這顆星星運行速度如此之快,很可能是由于約8000萬年前,一顆恆星和銀河系中心的特大質量黑洞相遇促成的。不過這顆高速運轉的恆星最終將飛離銀河系,這也是人類發現的第一顆將要"逃跑"的恆星。

¤最熱的白矮星

太陽是地球上光和熱的來源,而我們夜晚面對星空,隻看到點點閃閃的光芒,卻不知道其中有的星星同樣散發著光和熱。

一顆編號為H1504+65的白矮星(死亡恆星的高密度殘骸)表面溫度高達20萬攝氏度,是太陽表面溫度的30倍。

¤質量最大的恆星

R136a1是質量最大的恆星,其質量達到太陽質量的265倍,超過愛丁頓質量極限。這顆恆星也是目前發現的光度最高的恆星,其光度大約相當于太陽的870萬倍。由于恆星越大壽命越短,故雖然這顆恆星隻誕生了一百萬年,卻已經度過了生命的30%。科學家還無法解釋該恆星為何具有如此大的質量,但可以肯定的是,由于宇宙風暴的侵蝕,該恆星質量正在逐步減小。

¤體積最大的恆星

盾牌座uy是目前體積最大的恆星,其半徑為1708±192倍太陽半徑,如果把它放到太陽的位置,其邊緣可以吞沒土星軌道。雖然這顆恆星體積巨大,但其表面溫度非常低,隻有約3,000K,而且密度極小,其質量為太陽的32倍。盾牌座uy是宇宙中最亮的恆星之一,光度可以達到太陽的34萬倍。

¤最美的星系

星星是浪漫的代名詞。在距離地球3億光年的銀河系邊緣,有兩個上演著"探戈"的巨大星系。

這兩個星系是由數十億顆恆星和氣體雲組成,都呈螺旋狀。右側較大星系的恆星、氣體和灰塵形成一個"手臂",包圍在左側較小的星系,在相互作用下慢慢地擺出各種優美舞姿。

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