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  • 1 # 人擇原理

    恆星主要構成是氫和氦,恆星的質量越大,壽命就越短。

    原因在於,質量越大引力越強,引力的坍塌會導致恆星核心溫度和壓強更高,從而使熱核反應更加劇烈,就如一根蠟燭用蠟燭芯點燃,可以燃燒很久,將一捆蠟燭投入柴火中會猛烈燃燒,但很快就燒完差不多。這正是質量越大的恆星不是壽命越長,反而越短的道理。

    一般情況下,太陽的壽命約100億年左右,這個100億年指恆星在主序星階段的時間,不包括紅巨星階段(氦閃)。0.1個太陽質量的恆星壽命將達到1000一年左右,0.5個太陽質量的恆星壽命也有500億年,10倍太陽質量的恆星壽命只有10億年左右。更大質量的恆星的壽命會達到區區的幾百萬年就結束。

  • 2 # 魅力科學君

    先科普一下,世間萬物都是由各種化學元素透過各種方式組合而成,而這些元素又都是由質子、中子和電子構成。這些基本粒子互相結合就形成了各種元素,一個質子加一個電子就構成了氫元素,因為氫元素結構簡單,易於生成,所以宇宙空間中氫元素的含量是最多的。如果把更多的質子、中子和電子組合在一起,就會生成更重的元素,例如氦就有兩個質子和兩個中子,這個生成重元素的過程就是核聚變,核聚變發生時,會有小部分的物質轉化為能量釋放出來,這就是恆星發光發熱的能量來源。

    我們再來看看恆星的生命歷程,啟動核聚變的條件是很高的,最簡單的氫氦聚變都需要至少400萬攝氏度的高溫,在恆星誕生之初,大量的以氫元素為主的物質在引力的作用下聚整合原始恆星,隨著原始恆星的體積和質量的增大,原始恆星就會在自身重力的作用下開始坍塌,並在其內部逐漸形成一個高溫高壓的核心,當達到核聚變的條件時,恆星就正式開啟了它的光輝歷程。

    在每顆恆星的內部,都在上演著一場拉鋸戰,交戰的一方為重力,它會使勁的將恆星向內壓縮,另一方則為其核心核聚變產生的輻射力,它的作用方向與重力相反,這兩種力量互相制約,使恆星處於一種流體靜力學平衡狀態。然而恆星的氫終有一天會消耗殆盡,當恆星內部的氫元素全部聚變成氦元素的時候,重力就佔據了上風,恆星會進一步的坍塌,其核心的溫度和壓力也會跟著增加。

    當恆星的核心溫度升高大約1億攝氏度的時候,新一輪的核聚變就被點燃了,在這一輪的核聚變中氦元素會聚變成組成生命的重要元素--碳和氧。氦的核聚變會在短時間內釋放出幾十萬甚至是幾億倍之前氫的核聚變產生的能量,像我們太陽這種恆星的自身重力根本無法抵擋這種能量,它的體積會迅速增大,並釋放出出巨量的光和熱,這就是“氦閃”。但如果恆星的體積足夠大,以上的核聚變將會逐級持續下去,並生成越來越重的元素,如氖、鎂、鈉、鋁等,這個過程會一直持續到鐵元素的出現。

    由於鐵元素聚變吸收的能量比釋放的能量多,所以一旦恆星核心聚變出了鐵元素,就無法再透過核聚變的方式來抵抗重力了。在這種情況下,大部分的恆星都會被自身的重力壓得粉碎,而對於一些質量巨大的恆星,它們自身強大的重力會使恆星以極高的速度向內壓縮,當到了極點的時候,這股能量就會釋放出來,發生無以倫比的爆炸,當爆炸的衝擊波與恆星的外層物質相撞時,會產生1000億攝氏度以上的超高溫,這就是“越新星爆炸”。這種爆炸是已知宇宙中最強的爆炸,而比鐵更重的稀有元素也是由此而生,巨大的恆星在生命結束的時候,將它一生所形成各種元素灑向宇宙的各個角落。

    透過對以上知識的瞭解,我們就可以來分析為什麼恆星越大,壽命越短的原因了。一顆恆星越大,其自身的重力就越大,而要維持恆星的平衡就必須要更多、更強的核聚變反應來支撐,因此恆星越大,其核燃料就消耗得越快,這是大恆星壽命短的其中一個原因。

    另一個原因就是恆星的對流問題,一般來說恆星的內部物質是會對流的,可以用燒開水來簡單解釋一下,我們都知道,在燒開水時,鍋底的水由於溫度較高會不斷的的底部移動到頂部,同時頂部溫度較低的水則會移到底部。同樣的,在恆星內部的高溫物質也會隨著輻射力向恆星表面擴散,同時恆星外圍的物質則會下沉到核心,完成對流的過程。恆星內部的對流過程可以有效的使恆星外圍的燃料進入到核心。

    一顆恆星的對流越完整,它對核燃料的使用就越充分,相應的壽命就越長,反之亦然。當一顆恆星的體積比較大的時候,由於核心高溫物質受到了自身強大重力的約束,恆星內部的物質就不能進行有效的對流,其外層物質就進不了核心進行反應,因此大型恆星核燃料的利用率通常都很低。所以很多大型恆星在死亡時候,它本身的大部分核燃料都沒有用完,這也是它們“短命”的原因,而一些體積小的恆星則可以充分的利用自身的核燃料,達到“長壽”的效果。(論減肥的重要性^_^)

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