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普通天文学/低质量恒星的死亡

来自维基教科书,开放世界中的开放书籍

基本上,恒星的质量越大,其核心压力(由重力引起)就越大,内部温度就越高。高温迫使更多的可用核燃料被消耗。燃料消耗得越多,恒星就越热越亮,其寿命就越短。

中等质量的恒星,例如我们的太阳,通常可以存活几十亿年(太阳大约 100 亿年)。较小的恒星寿命长得多,可能长达几千亿年。宇宙还太年轻,最小的恒星还没有完全消耗掉它们所有的燃料。它们的寿命比迄今为止宇宙的寿命还要长。

但像太阳这样的中等大小的恒星无法像宇宙存在的时间一样长。我们的太阳存在的时间还不到大爆炸(大约 13-140 亿年前)以来的一半。由于太阳被认为是典型的,我们可以用它来作为研究类似恒星的例子。

像太阳这样的恒星首先将氢(现在正在进行)融合成氦,从而释放能量,最终以阳光的形式离开太阳。当太阳的年龄大约是现在的两倍时,它将不再有足够的氢在其核心维持稳定的氢聚变。聚变的减缓将导致向外的压力减小,无法抵御重力的向内拉力。结果,恒星会收缩,压缩核心,并导致其温度升高。

太阳核心的更高温度将允许它将氦融合成更重的元素,但与此同时,太阳的外层将膨胀并冷却。结果,它会变成红色,成为一颗红巨星。

对于我们的太阳,这个阶段只持续了几千万到几亿年,然后又发生了坍缩。这次核心被进一步压缩和加热,但它已经耗尽了核心中的氢和氦燃料,本质上是一个由碳组成的炽热垂死余烬,称为白矮星。

白矮星是一种奇怪的生物,其质量与太阳大致相同,但大小却只有地球那么大。在这一点上,白矮星的密度非常高,以至于一茶匙的白矮星物质在地球上重约 2 吨!事实上,它不再是遵循我们所熟悉的物理定律的**正常**物质。相反,它遵循量子力学定律,阻止它进一步坍缩。

当白矮星从恒星的剩余核心形成时,红巨星的外层被吹到太空中,形成**行星状星云**。白矮星残骸只是冷却下来,慢慢地从炽热的白颜色通过一系列颜色,最终在数百亿年后变成一个寒冷的黑矮星。

白矮星的质量上限大约是太阳质量的 1.44 倍。因此,任何核心质量在其生命结束时(在外层被吹到行星状星云后)超过 1.44 个太阳质量的恒星,都不会形成白矮星,而是最终进入一种更加奇特的状态。这就是所谓的**钱德拉塞卡极限**。

质量更大的恒星的寿命更加狂野。

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