不斷演變，從形成到坍縮，星星們是如何度過它們的一生？

2023-04-01 05:18:19 3

恆星一生中不同的形態變化

氫在核心融合成氦，然後用來製造其他元素形成恆星。在適當的條件下，恆星到達主序列階段。當恆星耗盡氫時，它們開始將氦融合到它們的核心中。這時，恆星離開主序列階段，成為紅巨星，然後演化成藍巨星。

美國航天局/歐空局/哈勃遺產小組

恆星是宇宙的基本組成部分之一。它們不僅形成星系，而且許多都有行星系統。因此，研究它們的形成和演化為理解星系和行星提供了重要的線索。

在太陽系中，太陽為我們提供了一個一流的研究例子。它離我們只有八分之遙，所以我們不用等就能看到它的表面特徵。天文學家有許多研究太陽的人造衛星，他們已經知道太陽的基本運行。首先，太陽處於中年，在生命的中期被稱為「主序列」。在此期間，它在核內進行核聚變反應，將氫熔化成氦。

太陽以各種方式影響太陽系。它向天文學家揭示了恆星是如何工作的。美國宇航局/戈達德太空飛行中心。

縱觀歷史，太陽看起來幾乎一樣。對我們來說，它一直是一個黃白色的物體，在天空中閃耀著空，它似乎沒有改變——至少對我們來說是這樣。這是因為它生活在與人類非常不同的時間尺度上。然而，它確實在變化，儘管與我們短暫而快速的生活相比，它非常緩慢。如果一顆恆星的壽命是以宇宙的年齡(約137億年)來衡量的，那麼太陽和其他恆星都過著非常正常的生活。也就是說，在數千萬或數十億年的時間跨度內，它們出生、移動、進化，然後死亡。

為了理解恆星是如何演化的，天文學家必須知道恆星的類型，以及它們為什麼在重要方面有所不同。步驟是將星星「分類」到不同的盒子裡，就像人們分類硬幣或彈珠一樣，這被稱為「星星分類」。這在理解恆星如何運行方面起著重要的作用。

恆星分類

天文學家利用這些特徵將恆星分為一系列「盒子」:溫度、質量、化學成分等。根據其溫度、亮度(光度)、質量和化學成分，太陽被歸類為處於其生命「主序列」期的中年恆星。

這個版本的赫茲普朗-羅素地圖是基於恆星的溫度和亮度。圖中星星的位置提供了舞臺上的信息，以及它的質量和亮度。歐洲南方天文臺。

幾乎所有的恆星大部分時間都在這個主序列中度過，直到它們死去。有時溫和，有時暴力。

關於核聚變

主星序列的基本定義是:一顆在核心將氫融合成氦的恆星。氫是恆星的基本成分，並利用氫產生其他元素。

當恆星形成時，大量的氫在重力的作用下開始收縮(聚集在一起)。一個緻密的熱原型恆星將在雲的中心生成，並成為恆星的核心。

「核心到圓盤」斯皮策遺產團隊使用美國宇航局斯皮策0+望遠鏡上的兩個紅外照相機，搜索星際分子雲的密集區域(稱為「核心」)，尋找恆星形成的證據。美國宇航局/JPL-加州理工學院/北埃文斯(德克薩斯州奧斯汀大學)/決策支持系統

緻密核心的溫度至少達到800萬到1000萬攝氏度。原恆星的外層被壓向核心。溫度和壓力的結合啟動了一個叫做核聚變的過程。這是恆星誕生的時刻。恆星穩定下來並達到一種叫做「流體靜力平衡」的狀態，也就是說，來自核心的外部輻射壓力被試圖自行坍縮的恆星的巨大引力所平衡。當所有條件都滿足時，這顆恆星將處於「主序列」上，並在它的一生中忙於將氫轉化為氦。

關於質量

質量在確定給定恆星的物理特徵中起著重要的作用。它也為預測恆星的壽命和死亡模式提供了線索。恆星的質量越大，試圖坍縮恆星的重力就越大。為了抵抗這種強大的壓力，恆星需要更高的融合率。恆星的質量越大，對核心的壓力就越大，溫度就越高，因此聚變率就越大——這決定了恆星耗盡燃料的時間。

一顆大質量恆星的氫儲備會更快耗盡。這使得它比低質量恆星更快地脫離主序列，低質量恆星使用燃料更慢。

離開主序列

當恆星耗盡氫時，它們開始在核心中融合氦。這是他們離開主序列的時候。巨星變成紅色巨星，然後演變成藍色巨星。它將氦融合成碳和氧。然後，它開始把這些融入霓虹燈等等。恆星基本上變成了一個化學製造工廠，聚變不僅發生在核心中，也發生在核心周圍的層中。

最後，一顆質量非常大的恆星試圖融合鐵。這是來自那顆星星的死亡之吻。為什麼？因為熔融鐵能提供比恆星更多的能量。它封鎖了核聚變工廠的生產線。當這種情況發生時，恆星的外層會塌縮在核心上。事情發生得很快。核心的外緣以每秒70，000米的驚人速度下降。當它撞擊到鐵芯時，它開始向外反彈，並產生衝擊波，在幾個小時內撕裂整個恆星。在這個過程中，當衝擊波陣面穿過恆星的組成物質時，會產生新的更重的元素。

這就是所謂的「核心坍縮」超新星。最後，外層爆炸並向太平洋散射，留下坍塌的核心，成為中子星或黑洞。