仰望星空系列之六,宇宙恆星千萬億,這樣分類總算梳理清楚了

2021-01-17 藍星公民阿信

恆星分類是一門單獨的學科,拓展開來可以出一本書,本文主要從恆星的演化過程進行分類,並對其中部分進行重點講解。

恆星按演化階段分類

恆星演化的第一個階段是原恆星階段,這一階段將要形成恆星的星雲在內部引力或外部擾動(如超新星爆發)下開始聚集,核心密度不斷增大,並且持續的吸積星雲物質長大。當原恆星吸積的質量足夠大,內部溫度達到一千萬開爾文,氫核聚變開始,內部輻射壓抵抗重力導致的塌縮,達到一個流體靜力學平衡,恆星誕生並趨於穩定,恆星演化的第二階段——主序星階段開始了。

眾多恆星誕生於「恆星工廠」M17星雲

恆星內部的氫雖然數量非常多,但是並非無限,當歷經幾百萬年到百億年,恆星進入第三階段——晚年。氫快消耗完時,氫核聚變產生的輻射壓也小了,不足以抗衡自身引力引起的塌縮,氫聚變形成的巨量氦,塌縮至核心後,溫度壓力急劇增加並開始氦聚變,並且導致外層膨脹,導致整個恆星的體積增加,表面溫度下降而使恆星光譜朝著紅色端移動,最終呈現出黃色或紅色。等到氦也消耗殆盡,那麼也就意味著恆星的壽命即將終結。恆星的最終會變成白矮星、黑矮星、中子星、黑洞之一,而其結局最終如何則取決於恆星自身的質量。

晚年恆星紅特超巨星大犬座VY

以上恆星不管壽命長短,從出生到死亡終究是有其壯烈的一生。但也有部分命途多舛的原恆星還沒形成恆星就夭折了,原恆星演化失敗後形成的星體被科學家稱為褐矮星。在原恆星階段,若因為星雲中再也沒有物質可以吸積或者物質被其伴星搶走,而使其質量無法達到0.08倍太陽質量,那麼內部壓力及溫度就無法觸發核聚變,也就宣告了原恆星胎死腹中。

褐矮星

主序星因為狀態穩定,除了質量很大的巨星之外,大部分是質量較小壽命長達百億年的黃矮星及紅矮星,因此天文學家觀測到的恆星中主序星佔比較多。在赫羅圖中,左上角至右下角這條曲線附近的恆星即是主序星。主序星根據顏色及光譜分為紅、黃、藍矮星,以及藍巨星、藍超巨星,他們的質量、光度及溫度依次增加,而這些特徵將直接決定恆星們最終的宿命。

赫羅圖

了解到這裡,相信大家一定想知道太陽最終命運會如何。包括太陽在內的所有主序星在氫消耗完變成非主序巨星後,臨近死亡之時將拋射大量物質至星際空間,若拋射物質後其本身剩餘質量小於錢德拉塞卡極限,即小於1.4倍太陽質量,那麼恆星將成為一顆白矮星。白矮星核心一般主要是碳和氧,外層有少部分由巨星階段拋射物質後剩餘的氫和氦。

白矮星

如果恆星拋射物質後剩餘質量為1.5到3個太陽質量,那麼恆星將塌縮為一顆由中子組成的中子星,其半徑一般只有不到50公裡。而如果恆星拋射物質後剩餘質量大於奧本海默極限及大於3倍太陽質量,那麼星體塌縮後內部壓力將不足以抵抗引力導致的塌縮,最終形成黑洞。

而黑矮星,則是白矮星或小質量中子星冷卻後的最終產物,因為目前宇宙年齡才130多億年,最早形成的白矮星、小型中子星溫度仍然有幾千K,故暫時人類還沒發現黑矮星的存在。

黑洞

以上就是恆星按照演化階段的分類及簡要講解了,相信大家關於恆星分類都清晰很多了吧。不過,知道了更多肯定也會帶來更多的問題,有興趣的朋友可以繼續深入地去搜索相關知識。

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