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第46章 恒星的演化

宇宙能量论 一梦解千愁 837 2025-11-14 09:58

  二、恒星演化模型

  恒星并非永恒不变。其演化就是其内部成分和结构随时间变化的过程。演化模型通过将时间作为变量引入上述方程组来进行计算。

  演化的驱动力是成分的改变和引力收缩:

  初始成分:恒星从分子云中诞生,初始成分几乎全是氢和氦。

  核燃烧阶段:

  主序阶段:核心氢稳定燃烧(氢→氦)。这是恒星一生中最漫长的阶段。

  后主序阶段:氢耗尽后,核心在引力下收缩并升温,点燃壳层氢燃烧,恒星膨胀成为红巨星或超巨星。

  大质量恒星的核心会进一步点燃氦燃烧(→碳、氧)、碳燃烧(→氖、钠、镁)……直至形成铁核。铁核聚变不再产生能量,反而消耗能量。

  终点与命运:

  当核燃料耗尽,无法再产生足够压力抵抗引力时,恒星发生引力坍缩。

  最终命运取决于初始质量:

  低质量恒星(<~8倍太阳质量):抛出行星状星云,留下白矮星。

  中等质量恒星(~8-25倍太阳质量):发生超新星爆发(II型),留下中子星。

  高质量恒星(>~25倍太阳质量):超新星爆发,留下黑洞。

  演化模型通过计算不同核燃烧阶段的时间、成分变化和相应的结构调整,来模拟恒星从诞生到死亡的完整生命历程。

  三、一个经典的总结:赫罗图(H-R Diagram)

  恒星模型的所有预测都可以完美地体现在赫罗图上,它是恒星天文学最重要的图表。

  X轴:表面温度(或颜色,光谱型 OBAFGKM)。

  Y轴:光度(或绝对星等)。

  主序带:绝大多数恒星所在的带状区域,核心正在燃烧氢。

  演化轨迹:恒星模型可以计算出不同质量的恒星在耗尽氢后,如何在赫罗图上移动(向右上方→红巨星;向左→水平支;等等)。观测数据与这些理论轨迹高度吻合,这是恒星模型最成功的证明。

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