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恆星大爆炸
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  • 1 # 好奇心與狗

    恆星演化到最後會變成什麼,這取決於恆星的質量。黑洞是其歸宿的一種,也有可能形成白矮星、中子星。

    恆星的演化過程

    大體來說,恆星是從星雲中誕生的,宇宙中漂浮著塵埃和氣體,當這些物質聚集到一起並越來越大,恆星就形成了。

    此時,恆星內部的氫元素聚變產生氦,這是恆星的主序階段。我們的太陽就處於這樣的階段。

    當恆星中心區的氫消耗完畢就會形成氦核,這時由於引力會使得中心區收縮,並且溫度急劇升高,同時繼續發生核聚反應。那麼氦核越聚越大,氫層也會被推向外層擴充套件,整個星體發生膨脹。這時星體就在向紅巨星轉化。

    而如果這顆恆星的質量超過了15倍的太陽質量,那麼經過一千萬年氫元素就會耗盡,它的氦核會繼續穩定燃燒,產生的熱量會使恆星外部膨脹,比紅巨星還大,會形成紅超巨星。

    最後,當核心燃盡,紅巨星不再膨脹,轉而因引力而收縮, 而紅超巨星則會發生超新星爆發,但爆發過後剩餘的物質也會冷卻收縮,那麼根據剩餘質量的大小,會形成白矮星、中子星或黑洞。

    白矮星

    白矮星是由一顆中低質量的恆星形成的。在主序星階段,氫聚變形成氦,氦聚變膨脹為紅巨星的時候,核心形成一個碳核,並能捕捉其他氦核繼續形成氧核。

    當氦聚變燃燒殆盡,恆星物質因引力不斷收縮,最終形成一個冷卻下來的核心,即白矮星。它一般是由碳和氧組成,至少來說,它的物質還是我們正常能理解的原子層面的集合。原子和原子之間由泡利不相容原理在起作用,即電子簡併壓,電子和電子間互斥的力量使他們分開一定的距離。

    白矮星還有有一種特別的存在,即它有一顆巨星作為伴星。

    這時它會不斷吸收巨星的物質,直到白矮星的質量大到1.4倍太陽質量,這時會發生一次超新星爆發。這就是1A型超新星,在測量天體的距離中有著關鍵的作用。

    中子星

    當恆星剩餘質量更大的時候,大於1.4個太陽質量時,這時引力更大,大到能夠突破電子簡併壓力,那麼原子的結構也不能正常存在了,這時所有的種子都合併到一起,整個星體都是由中子組成的。

    中子星的密度可以達到每立方厘米重1億噸以上,非常緻密。

    這裡提到的1.4個太陽質量,就是著名的錢德拉塞卡極限。據說19歲的錢德拉塞卡坐船從印度前往英國讀博,在船上暈船得厲害,於是專心研究學問來抵制這種不舒服。他在船上計算得到了白矮星的極限,即1.44倍太陽質量,當超過這個質量時,電子簡併壓就不起作用了。

    中子星高速旋轉時會在兩極發出強烈的電磁脈衝訊號,這就是脈衝星。

    他當時計算出的結果是0.7太陽質量,當然現在知道這是錯誤的,現在的極限值在1.5~3倍太陽質量之間。

    總之呢就是當恆星質量大於奧本海默極限時,核心坍縮為中子星後仍然會繼續坍縮,並且體積不斷縮小,直到最後體積接近無限小、密度幾乎無限大。

    這時候它的周圍引力大到連光都無法脫離,於是在外界看來這裡就是漆黑一片,只進不出,這就是黑洞的誕生過程。

    回到題主的問題,我們能清晰的推算出恆星的演化過程,最終歸宿可能是黑洞,也可能是白矮星、中子星。

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