恆星演化史!為什麼恆星會悄無聲息地消失?

2020-08-23 麥克斯韋妖妖靈

恆星究竟是如何演化的?我們現在看到的恆星是處於它們生命的哪個階段?我們最經常聽到的恆星、中子星、白矮星、黑洞這些不同的天體之間它們存在著什麼關係嗎?這些天體會死亡嗎?它們死亡之後又變成了什麼物質呢?讓我們來一起看一看恆星的演化吧!

星雲坍縮

所有的恆星都是從星雲或者氣體和塵埃中產生坍縮而產生的,經歷了幾百萬年之後原本的物質開始達到一個平衡的裝填,然後開始變成主序星。

主序星是什麼?

根據恆星的溫度和和光度,科學家繪製了一個圖表。橫坐標表示恆星的溫度,縱坐標表示恆星的光度,他們把大量的恆星按照它們各自的條件畫在圖上,發現點呈現出一定的規律性。這個圖叫做赫羅圖。

位於赫羅圖對角線上主序帶上的恆星呢,就是主序星。大多數的恆星表面溫度很高,光度也就高,隨著恆星的溫度開始降低,它的光度也會隨之降低。主序星在核心將氫融合成氦來產生能量,比如太陽就是從核心開始慢慢將氫融合成氦,然後達到紅巨星的狀態。

恆星的歸宿

所有的恆星都是從星雲產生,並發展成主序星的。然後根據恆星質量的不同,在它們死亡之後可能會形成不同天體,但是最後必將成為白矮星、中子星和黑洞三種狀態之一。

小質量恆星

小於太陽一半質量,但是大於太陽0.08倍質量的恆星,會逐漸變成紅矮星,紅矮星的壽命非常的長,有的甚至說和宇宙的年齡是同樣長的,可達百億年嗎,因此目前還沒有發現紅矮星死亡的殘骸。

中等質量的恆星

星胚——主序星——紅巨星——白矮星

小於太陽8倍質量的恆星,在死亡之後會坍塌成白矮星。中等質量恆星逐漸發展成了紅巨星,然後紅巨星經過幾百萬年的燃燒後,外殼以氫為主,下面還有一層氦層,最后里面還有一個碳球。核反應過程導致碳變成了其它的元素,內部的反應越來越不穩定,密度被大幅度增加,這時候紅巨星內部產生了一顆白矮星。

最後,當這種不穩定狀態達到極限,紅巨星就爆發了,除了恆星以外的東西都被拋棄,剩下的核心就是我們所說的白矮星。

大質量恆星

星胚——藍超巨星(主序星)——紅超巨星——超新星——中子星或者黑洞

質量在太陽的8-50倍的恆星是大質量恆星,恆星核心的氫被燃燒殆盡,在瀕臨死亡的時候變成了 紅超巨星,溫度開始降低。然後紅超巨星在演化的末期經歷了劇烈的爆炸形成了超新星。它散發出的光芒甚至能夠照亮整個星系,並且要持續幾周到幾個月才能逐漸衰減。在這個過程中它釋放出的輻射是非常巨大的,甚至是太陽一生能夠釋放出的能量總和。

爆發之後,原本大質量恆星的核心就會坍塌成高密度的中子星,而其他的殘骸就會在周圍散發開來。事實上,如果這個大質量恆星的質量更高的話是很有可能坍塌成黑洞的。

超大質量恆星

超大質量恆星的演化和大質量恆星是比較相似的。但是由於質量比較大,所以在最後是會坍塌成黑洞的。

恆星消失

在我們目前的認知體系裡,一顆大質量或者超大質量的恆星在最後變成死亡殘骸中子星或黑洞之前都是要經過超新星爆炸這一階段的。這一過程中爆發的光亮和輻射是巨大的,幾乎是難以忽視的。

但是科學家卻發現了一顆憑空消失的超大質量恆星。這顆恆星位於距離地球大約7500萬光年之外的寶瓶座星座,是一個發光的膨脹的藍色球體,它已經走到了生命的盡頭。但是在科學家對它的持續觀察之後,發現它竟然憑空消失了。按理說它應該是先經過超新星爆炸,然後坍塌成黑洞。因此,科學家認為它可能沒有經過超新星爆炸就直接坍塌成恆星了。但是這種假設仍需要進一步的檢驗。

小結:

恆星在成長的初期都是由星雲開始產生的,然後形成主序星,這是它們生命中最漫長的一個階段。然後它們會開始進入瀕臨死亡的狀態,由於質量的不同,它們的歸宿也有所不同。小質量恆星最後形成的殘骸仍未被發現,它們有可能就是熄滅了;中等質量的恆星變成紅巨星之後就坍塌成白矮星了;大質量和超大質量恆星在變成紅超巨星之後,經過超新星爆炸,最後坍塌成中子星或者黑洞。

然而,科學家卻發現天空中有一顆恆星憑空消失了。這再一次對人類所認知的恆星演化史提出了挑戰,究竟是怎麼一回事,讓我們拭目以待吧。

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