為什麼宇宙中總有新的恆星出現?一口氣讀懂恆星的一生

2020-12-19 量子探索

01星空中最亮的星

每當太陽落山,我們都可以看到夜空中繁星閃爍,這些閃爍的星辰基本上都是恆星,因為在宇宙的天體中,行星是不會自主發出光芒的,只有恆星會不斷地釋放能量,如果沒有恆星的存在,宇宙中會是一片絕望的黑暗。

夜晚時,如果天氣晴朗並且月光暗淡,在遠離城市的山區,我們可以用肉眼觀察到6000顆左右的恆星在夜空中閃爍,如果藉助天文望遠鏡的話,甚至可以觀察到數百萬顆恆星,但是銀河系內存在數千億顆恆星,大部分都是我們無法觀察的,它們仍然在釋放光線和熱量。

夜晚結束後,天空中可以觀察的恆星就剩下了一顆——太陽

太陽是我們最熟悉的恆星,也是對地球生物影響最大的恆星,太陽的任何變化都會對生活在地球上我們造成巨大的影響,因為太陽在不間斷地釋放太陽風,現在地球的磁場可以抵抗太陽風的侵襲,假如地球距離太陽更近一些,猛烈的太陽風就可以撕破臭氧層導致地球環境變化,因此現在地球在太陽系中的位置恰到好處的適合生命繁衍生息。

太陽是一顆典型的黃矮星(光譜為G2V),大部分黃矮星的壽命在100億年左右,我們的太陽已經燃燒了45.7億年,可以說目前的太陽正值壯年,也就是說我們還可以享受50億年的陽光,為什麼太陽可以持續燃燒這麼久,在未來我們可以阻止太陽的「熄滅」嗎?太陽只是浩瀚宇宙中無數恆星中普通的一個,想要解決這些問題,我們需要先了解「恆星的一生

02恆星的誕生

對於人類來說太陽的體積十分巨大,也是整個太陽系的核心和引力源,藉助太陽強大的引力地球和其他七顆恆星才可以穩定的漂浮在宇宙中,不至於「流離失所」。但是對於宇宙來說,恆星只是宇宙的基本組成部分,恆星系和星雲,都只是更大星系中的最小單元。

宇宙中存在大量的恆星,但是每顆恆星都不相同,科學家根據恆星的顏色和光譜,對宇宙中的恆星進行了初步的分類,下面是百度百科中的恆星光譜分類,大家可以簡單了解一下。

區別恆星的方法有很多,光譜法只是其中最被認可的一種,宇宙中還有很多恆星是沒有被人類發現的,或許隨著研究的深入,我們可以發現更多神奇的恆星。

那麼,宇宙中的這些恆星都是從何而來?

從現在的理論來看,恆星誕生於「星雲」之中,星雲在天文學中是通用名字,任何擴散天體都可以被稱為星雲,而形成恆星的星雲則不同,大量氫分子和少量的氦分子在宇宙中凝聚成「分子雲」,目前宇宙中幾乎全部的新生恆星都是誕生於分子雲中,就連我們的太陽也不例外。

從星雲誕生開始,就在宇宙中緩慢的旋轉,因為在一開始時,星雲的分布範圍很廣泛,旋轉速度相對較慢,但是隨著時間的推移,星雲內部會出現一個緻密氣體和塵埃組成的區域這個區域通常顏色暗淡,這個部分被我們稱為「博克球狀體」,通常情況下博克球狀體的直徑可以高達一光年,恆星就會在這個暗星雲中誕生。

科學家發現的博克球狀體

在銀河系內,存在至少6000個分子雲,這些分子雲佔據了整個銀河系一半以上的質量,每一個分子雲都至少擁有100000個太陽的質量,這些分子雲中通常都存在博克球狀體,而博克球狀體中經常可以發現新生的恆星。

在46億年前,太陽並不存在,而是一大團星雲,被我們稱為「太陽系星雲」,太陽和八大行星,以及大量的小行星都是誕生於這個星雲中。

在不斷的旋轉中,星雲中的稠密區域發生了引力塌陷,促使整個星雲的旋轉速度開始加快,星雲的內部開始逐漸凝聚,形成了我們的太陽,而在星雲中的「星子」形成了各大行星,也有觀點認為,太陽系星雲之所以會演變成恆星,可能是受到了太陽系附近某顆超新星爆發的影響,在強大的壓力和衝擊下,星雲凝聚成為恆星。

03恆星的死亡

簡單地了解恆星的誕生後,我們再來了解一下恆星的「死亡」,從本質上來說恆星並不會死亡,恆星本身就是由大量的氫和氦凝聚而成的等離子球體,促使這些物質凝聚在一起的本質是引力,在恆星的內核密度足夠高后,就會發生穩定的核聚變反應,這個時候恆星就被「點亮」了。

在恆星形成後,整體會慢慢趨於穩定,這個時候的恆星也被稱為「主序星」,這個時候的恆星十分溫和,相對於其他時期,更適合生命的誕生,目前太陽就處於一個穩定期中。

但是恆星不可能一直燃燒下去,宇宙中不存在「永動機」,恆星可以保持數十億甚至是上百億年的穩定,對於人類來說這個時間已經足夠漫長了,首先恆星的消亡並不是因為內部的氫元素被消耗一空,相反大部分恆星在進入演化末期時,恆星的氫元素還十分充足。

恆星的死亡是因為「星核」中的氫元素被大量消耗,導致內部引力失衡,最後發生引力收縮,太陽的內部無法再保持穩定的核聚變反應,這個時候就會發生「氦閃」,相信大家對氦閃並不陌生,《流浪地球》中就是因為太陽提前氦閃人類才不得不離開太陽系。

在氦閃發生後,恆星的表面亮度會變高,體積也會相對變大,但是恆星的表面溫度卻會持續降低,這個階段的恆星被稱為「紅巨星」,以太陽為例,在50億年後太陽發生氦閃,隨後膨脹成為一顆紅巨星,漫長的時間後太陽內部引力再次崩塌,變成一顆「白矮星」,這個階段恆星仍然會不斷地向外輻射能量,最終失去大部分能量變成一顆「黑矮星」,隨後在遙遠的時間後永遠地消失在宇宙中

這是和太陽質量類似的恆星最終的結局,在宇宙中還存在一些質量很高的巨型行星,這些行星在內部引力崩潰後並不會膨脹成為一顆紅巨星,而是會發生「超新星爆發」,科學家認為,八倍太陽質量的恆星在演化末期會發生超新星爆發

可以說超新星爆發是恆星一生中最閃耀的一次閃爍,通常情況下整個星系都會被照亮,經過幾周甚至是幾個月的時間才會逐漸消失,超新星爆發的過程中恆星內的大量物質會被噴灑而出,並且留下一個「超新星遺蹟」,宇宙中的分子雲和新生恆星的形成和超新星爆發有很大的關係。

在超新星爆發後,根據質量不同恆星會變成「中子星」和「黑洞」,中子星在不斷釋放能量後,也會成為一顆黑矮星,關於黑洞的結局我們現在沒有一個準確的答案,根據霍金提出的「霍金輻射」,黑洞或許會不斷蒸發直到消失

這就是恆星的一生,從現有的理論來看,恆星的誕生和死亡是一個循環過程,宇宙中每時每刻都有大量的恆星死去,也有大量的恆星誕生。

相關焦點

  • 未來的某一天,宇宙中的氫被消耗太多,還會有新的恆星出現嗎?
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    引言:不可否認的是,孕育了無數生命的地球現在已經有46億年的歷史,而太陽系中年齡最大的,已經有50億年的 「高齡」了。 眾所周知宇宙自誕生到現在已經有138億年之久了,根據科學家的研究發現,宇宙的形成是由奇點大爆炸而形成的,在奇點大爆炸之前,沒有時間和空間的概念。