大质量恒星与太阳的内部结构相似吗(太阳质量的恒星最终演化为)
宇宙中大质量恒星与太阳的演化过程有些相同还有很多的不同
谢邀。大质量恒星演化过程与太阳演化过程前期基本相似,生命周期与后期生命终结过程相差较大,结果也不一样。不管大小恒星的生成都是起源于一坨巨大的分子云。分子云本身的引力会导致从弥漫状态渐渐向中心聚集,如果受到天体事件的扰动,比如超新星大爆炸、天体大碰撞等引力波的扰动,这种聚集就会加快。
随着收缩越来越紧密,中心的压力会越来越大,温度越来越高,中心的引力会越来越大,坍缩的速度成数量级加快,终于温度和压力达到了临界点,引发了这坨收缩越来越紧密巨大分子云中心的氢核聚变,一个恒星胚就诞生了。
这种中心核聚变的膨胀张力与引力巨大的压力相抗衡,会有一段拉扯过程,最终这个恒星内部的核聚变当量会与恒星的质量压力取得一个平衡,这个恒星的主序星阶段就形成了。
所有恒星的形成都大致如此。恒星的主序星阶段最长,约占恒星寿命的90%时间段。
恒星的形成有一定的质量限制,太大和太小质量都难以形成恒星。而且恒星寿命与质量密切相关。恒星质量应该符合一定的范围,质量太大或太小都无法成为恒星。最小的恒星质量应大于太阳质量的7%,达不到这个质量,中心引力压力不足以引发核聚变,所以形成不了恒星;最大的恒星质量不超过300个太阳质量,质量太大,中心核聚变的张力和收缩的压力就很难取得平衡,恒星很难稳定下来,中心的引力抓不住外围的气体物质,质量会损失很快。
恒星的寿命与质量成反比,质量越大的恒星寿命越短,比如目前已知最大质量的恒星叫r136a1,是太阳质量的265倍,寿命只有300万年,现在已经170万岁了,还有约130万年就会寿终正寝。
我们太阳是一颗黄矮星,像太阳这样质量的恒星寿命一般在100亿年左右;而比太阳小的红矮星一般都有几百亿年到上万亿年的寿命,由于它们寿命特长,至今在宇宙中还没有发现任何垂死的红矮星。
质量不同的恒星死亡方式和结局也不一样。太阳的死亡过程是先变成一个红巨星,最终成为一个白矮星。太阳现在的年龄约50亿岁,再过约50亿年就会寿终正寝。届时太阳中心的氢元素消耗殆尽,全部聚变成了氦,氢核聚变停止,维持压力平衡的核聚变张力消失,外围的巨大压力开始急剧向中心挤压,巨大的压力导致了氦核的聚变。
这时中心热力膨胀力大大增大,巨大的热力催动了外围的气体膨胀,太阳变成一个红巨星,半径扩大了200~300倍,吞噬了水星和金星,地球或被吞噬或被烤焦。最后,中心所有的氦都聚变成了碳,聚变停止,中心急剧收缩,成为了一个只有地球大小的白矮星,重力达到每立方厘米1~10吨。
这时的引力已经不足以聚集外围的气体,这些外围的气体就渐渐飘散到太空,成为新的星云。
硝烟散尽,一个白色炽热小小的白矮星出现在深邃黑暗的太空中,然后慢慢冷却变成一个黑矮星。
大质量恒星死亡后会变成一个中子星或者黑洞。比太阳质量大7倍以上的恒星,死亡后就会发生超新星大爆炸,中心残留部分会收缩为直径只有10~20千米的中子星;而大于太阳质量29倍的恒星死亡时超新星大爆炸后,中心残留部分会形成一个黑洞。
大质量天体会发生超新星大爆炸以及变成中子星或者黑洞,是因为在恒星中心完成氦核聚变成碳后,不会像太阳一样停止下来,由于其质量导致的巨大的压力,还会使核聚变一直轮换下去,一直到26号元素铁为止。由于铁特别的稳定性,聚变就停止了,巨大的压力将外围物质以接近光速的速度向中心坍缩,遇到坚硬的铁壁被同样速率反弹回来,就发生了超新星大爆炸。
这个高压高温的瞬间,会聚变产生一些更重的元素,如金银等,人间财富就是这么来的。
大爆炸以后中心残留的物质根据质量大小,就会压缩成中子星或者黑洞。当留下的质量大于1.4个太阳质量时,就会压缩成一个中子星。中子星是处于中子简并态的特殊天体,中子简并压抵消掉了重力压力,所以就维持了星球的平衡。如果大爆炸后遗留的质量大于太阳的2~3倍,中子简并压就无法抵消更大的引力压力,就会继续收缩,所有物质坍缩到史瓦西半径以内,就无限的向中心那个奇点坠落,最终成了一个黑洞。
而红矮星由于质量很小,不足以引发氢核聚变完成后的氦核聚变,就不会变成红巨星,而渐渐冷却成一个黑矮星~死星。但红矮星的寿命很可能要超过宇宙寿命,它的死相如何,谁也看不到。
这就是不同质量恒星演化过程的相似点与不同点。
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