黑星子是怎麼形成的

General 更新 2024年12月22日

  恆星的物質來源於星雲。每一個星雲都是恆星的搖籃,其中孕育著數百萬顆恆星。星雲中重要的物質不是那些燦爛的氣體雲,而是其中較暗的部分,包含很多塵埃雲。下面由小編為你詳細介紹恆星的相關知識。

  恆星是如何形成的:

  產生恆星的基本條件是氫氣、引力和漫長的時間。

  起初,星雲中的一小塊氫氣受熱後開始升溫,進而引起星雲中的其他物質開始發熱、升溫併發光。塵埃和氣體在萬有引力的作用下開始聚集,形成巨大的漩渦。在聚集並壓縮體積的過程中,由於外界對其做功,根據熱力學第一定律,被壓縮的氣體溫度會升高。

  經過數十萬年,星雲的密度會不斷增大,並會形成盤狀漩渦,直徑超過太陽系。而位於中心的氣體,在重力的不斷擠壓下,形成具有超高密度和溫度的球體。隨著壓力不斷增大,由於旋渦物質具有的角動量,導致巨大的氣柱從中心噴射而出,噴射氣柱直徑達幾光年,它可以使物質加速,穿越無法想象的距離。而核心的部分,就是年輕的恆星。

  引力作用持續而強烈,氣體和灰塵顆粒被不斷吸入,並相互擠壓,產生了越來越多的熱量。

  未來幾十萬年的時間裡,年輕的恆星經擠壓將變得更亮更熱,溫度會達到1500萬攝氏度。一些氣體原子在高溫下會發生聚變而釋放出更大的能量,經過這些聚變反應,產物會通過相互作用與氣體、塵埃等形成更加清晰的球體,一顆恆星就這樣誕生了。

  在今後的數萬、數億、甚至數萬億年,它會一直髮光,釋放能量。太陽就是這樣一顆數十億年源源不斷地為我們地球乃至整個太陽系提供光和熱的一顆普通、但對我們及其重要的一顆恆星。

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  恆星演化:

  恆星演化就是一顆恆星誕生,成長成熟到衰老死亡的過程,恆星演化是十分緩慢的過程。天文學家根據對各種各樣的恆星的觀測和理論研究,弄清楚了恆星的一生是怎樣從孕育到誕生,再從成長到成熟,最後到衰老、死亡的整個過程。恆星演化論,是天文學中,關於恆星在其生命期內演化的理論。

  誕生

  恆星的演化開始於巨分子云。一個星系中大多數虛空的密度是每立方厘米大約0.1到1個原子,但是巨分子云的密度是每立方厘米數百萬個原子。一個巨分子云包含數十萬到數千萬個太陽質量,直徑為50到300光年。

  在巨分子云環繞星系旋轉時,一些事件可能造成它的引力坍縮。巨分子云可能互相沖撞,或者穿越旋臂的稠密部分。鄰近的超新星爆發丟擲的高速物質也可能是觸發因素之一。最後,星系碰撞造成的星雲壓縮和擾動也可能形成大量恆星。

  坍縮過程中的角動量守恆會造成巨分子云碎片不斷分解為更小的片斷。質量少於約50太陽質量的碎片會形成恆星。在這個過程中,氣體被釋放的勢能所加熱,而角動量守恆也會造成星雲開始產生自轉之後形成原始星。

  恆星形成的初始階段幾乎完全被密集的星雲氣體和灰塵所掩蓋。通常,正在產生恆星的星源會通過在四周光亮的氣體雲上造成陰影而被觀測到,這被稱為博克球狀體。

  質量非常小***小於0.08太陽質量***的原始星的溫度不會到達足夠開始核聚變的程度,它們會成為褐矮星,在數億年的時光中慢慢變涼。大部分的質量更高的原始星的中心溫度會達到一千萬開氏度,這時氫會開始聚變成氦,恆星開始自行發光。核心的核聚變會產生足夠的能量停止引力坍縮,達到一個靜態平衡。恆星從此進入一個相對穩定的階段。如果恆星附近仍有殘留巨分子云碎片,那麼這些碎片可能會在一個更小的尺度上繼續坍縮,成為行星、小行星和彗星等行星際天體。如果巨分子云碎片形成的恆星足夠接近,那麼可能形成雙星和多星系統。

  成年期

  成年期時形成主序星

  恆星有不同的顏色和大小。從高熱的藍色到冷卻的紅色,從0.5到20個太陽質量。

  恆星的亮度和顏色依賴於其表面溫度,而表面溫度則依賴於恆星的質量。大質量的恆星需要比較多的能量來抵抗對外殼的引力,燃燒氫的速度也快得多。

  恆星形成之後會落在赫羅圖的主星序的特定點上。小而冷的紅矮星會緩慢地燃燒氫,可能在此序列上停留數千億年,而大而熱的超巨星會在僅僅幾百萬年之後就離開主星序。像太陽這樣的中等恆星會在此序列上停留一百億年。太陽也位於主星序上,被認為是處於中年期。在恆星燃燒完核心中的氫之後,就會離開主星序。

  中年期

  中年期時形成紅巨星,超巨星。

  在形成幾百萬到幾千億年之後,恆星會消耗完核心中的氫。大質量的恆星會比小質量的恆星更快消耗完核心的氫。在消耗完核心中的氫之後,核心部分的核反應會停止,而留下一個氦核。

  失去了抵抗重力的核反應能量之後,恆星的外殼開始引力坍縮。核心的溫度和壓力像恆星形成過程中一樣升高,但是在一個更高的層次上。一旦核心的溫度達到了1億開氏度,核心就開始進行氦聚變,重新通過核聚變產生能量來抵抗引力。恆星質量不足以產生氦聚變的會釋放熱能,逐漸冷卻,成為白矮星。

  積熱的核心會造成恆星大幅膨脹,達到在其主星序階段的數百倍大小,成為紅巨星。紅巨星階段會持續數百萬年,但是大部分紅巨星都是變星,不如主序星穩定。

  恆星的下一步演化再一次由恆星的質量決定。

  衰退期

  晚年到死亡以三種可能的冷態之一為終結:白矮星,中子星,黑洞。

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