恒星的一生是怎样的(说一说恒星的一生是怎样的)
在生活中,很多人可能想了解和弄清楚恒星的一生都有什么不同,从原子的起源追溯至恒星的毁灭的相关问题?那么关于恒星的一生是怎样的的答案我来给大家详细解答下。
前言
太阳是万物之母,没有太阳的话,地球上的生命体或许早就灭绝了。太阳通过热核聚变的方式,释放出光能和热能,而这些能量到达地球后,滋养地球,给我们带来了光和热,那么太阳是如何诞生的?它又会经历什么样的未来呢,这个文章将会你解析这个问题!
太阳
我们知道氢是元素的鼻祖,最早出现的元素,而氢又分为氢1(氕)、重氢2(氘)以及超重氢3(氚),实际上,在宇宙早期的时候,温度高达万亿亿亿亿亿亿摄氏度,在这种温度下,原子几乎是不存在的。那么,元素是如何进行下一步演化的呢?
原初核合成
在大爆炸后的10秒钟,宇宙空间中漂浮着最简单的原子核,它就是氕原子核,由一颗质子所组成,在早期的宇宙中,如果两颗氕原子核相互碰撞的话,因为性质相同,就会相互的弹开。不过在高温和高压的影响下,氕原子核在碰撞无数次后,开始在弱相互的作用力下发生衰变,这种衰变科学家将之称为“β衰变”,在衰变的过程中,两颗质子相互的碰撞,其中一颗质子在碰撞中释放出强大的能量,这些能量由中微子和光子组成,衰变最终的结果就是质子成功的变化为一颗中子。
氕氘氚的对比
在高温和高压的作用下,强相互作用力继续将中子和质子结合,形成了重氢核(氘),紧接着氘核再次的与氕核结合形成了超重氢核(氚)。经过一系列的反应,最终氘核与氚核在强相互作用下形成了早期的氦原子核,并释放出巨大的能量。而这个过程发生的时间仅仅只有10分钟,由于这一时期宇宙的温度高达几十亿摄氏度,原子核无法捕获电子形成原子,这一过程,我们称为“原初核合成”。
原初核合成
第一颗恒星
在大爆炸后的30万年后,宇宙在暴涨作用下,温度快速的降低,带正电的原子核和带负电的电子在电磁相互作用下结合,形成最早时期的氢原子和氦原子,紧接着宇宙中遍布大量由氢和氦组成的气体云团,而这些氢气云在引力的作用下,不断的开始凝聚,继而中心的温度和压力越来越高。
恒星的诞生
大爆炸后的1000万年,在引力的压缩下,气体云团的平衡开始被打破,物质开始朝着中心靠拢,温度越来越高,压力也越来越大,当中心的温度高达1500万摄氏度以上的时候,氢原子相互之间发生碰撞,氢的同位素氘和氚在碰撞的过程中,两颗原子结合为更重的原子氦,在这个过程中,中子和电子被释放的同时伴随着一股巨大的能量向外扩散,宇宙中的第一颗恒星诞生了,几乎所有的恒星都是依靠这种方式诞生的。
恒星与引力的战斗
在宇宙中,质量越大的天体,其引力就越强,反观它承受引力的压缩也就越强,我们的太阳也是如此,不过太阳通过释放巨大的能量来和引力相互的抗衡下去,这个过程将会持续几十亿年的时间。太阳表面的温度约6000摄氏度,但是其核心的温度高达1500万摄氏度,因此核聚变会不断的进行下去,由氢转换为氦,在由氦转化为碳、氧最终直到铁的时候,核聚变就会停止。
恒星结构
很多人都以为铁不会产生聚变,这个认知是错误的,通常的核聚变是释放能量,但是铁的聚变是吸收能量,因为铁原子是最稳定的元素,通常想要使铁发生聚变需要吸收强大的能量,而太阳没有这个能力,因此大量的铁就会在恒星的体内堆积。
红巨星结构
越来越多的铁开始朝着恒星中心靠拢,太阳最终会进入加速膨胀的状态,这种状态会使它从黄矮星阶段转化为“红巨星”阶段,这个过程中,太阳的体积将会膨胀100倍左右,到那时它的轨道甚至有可能会将地球吞噬掉,所以未来的人类得想办法离开太阳系!
不同恒星的结局
随着越来越多的氢被燃烧完,太阳释放的能量在和引力的拉锯战中开始产生变化,引力开始占据上风,随后所有的力量开始压缩星核,由于太阳本身的质量非常的小,最终它的内核会被压缩成一颗密度极高的内核,我们将之称为白矮星,随着太阳朝着白矮星方向演化,它表面的云层在太阳风和离心力的作用下,开始逐渐的远离太阳,形成今天的行星状星云,在变为白矮星后,太阳依旧能够继续燃烧,直到它熄灭为止。太阳的结果是美好的,不过有些恒星的结局会非常的惨。
行星状星云
在宇宙中存在着一些质量超大的恒星,我们的太阳一样,铁的堆积会使它们的体积急速的膨胀,有的体积能够超越太阳几百万倍,可想而知它们究竟有多大。由于恒星的质量越大,其承受的引力也会越来越大,这样当所有的力量朝着它的内核压缩时,它的星核密度会变得无限的大,最终当星核密度达到1.44倍太阳质量的时候,其密度的大小等同于原子核。
恒星外侧的引力以每秒7万公里的速度,不断的朝着核心压缩,不过这种力量在到达星核后,会被强力反弹,一股巨大的能量开始往外倾泻并点燃整颗恒星,这就是超新星爆发,在这个过程中铁原子会相继的凝聚为更重的元素,比如你今天手上戴的金戒指、金手镯,就是那时候所诞生的,超新星爆发过后,其星核会坍缩为一颗中子星,并继续燃烧。
超新星爆发
不过还有更可怕的结局,那就是超大质量恒星的内核密度达到无限大的时候,引力还是不断的朝着中心压缩,最终当原子核密度的星核也彻底的被压碎的那一刻,所有的能量会朝着中心的一个点而去,这个点就是黑洞,黑洞在诞生后会急速的吞噬掉周围的一切。科学家将这种由超大质量恒星直接爆发成为黑洞的现象称为“超超新星”或“极超新星”。
极超新星或超超新星
总结
现在我们已经知道了太阳的未来以及宇宙中所有的恒星未来,宇宙本身存在的意义是什么,我们或许无法回答,但是万物所遵循的生老病死这一定律,即使是庞大的恒星乃至星系,都无法避免这一结局的发生!正因为人类定义了宇宙,同时宇宙也定义了人类,所以我们要时刻保持一颗敬畏宇宙的好奇心。
以上是小弟个人见解,如有不足之处,还请大佬斧正!
温馨提示:通过以上关于恒星的一生都有什么不同,从原子的起源追溯至恒星的毁灭内容介绍后,相信大家有新的了解,更希望可以对你有所帮助。