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  • 1 # 語焉可詳

    恆星的膨脹並不是在臨近死亡時才開始的。恆星從主序星階段就在持續膨脹,只是在臨近死亡時會加速膨脹。

    如太陽,太陽剛剛誕生時,只有現在太陽的87%左右大。經過50億年的時間,太陽已經在變大了。

    當恆星中的氫原子核聚變為氦原子核的核聚變反應基本停止後,恆星會繼續在引力作用下收縮,同時內部因密度增大而升溫,會引發氦聚變為碳的反應,此時,恆星中心密度非常高,但高密度物質集中的範圍會變小。

    由萬有引力定律得知,引力與距離成平方反比,所以,雖然此時的恆星總質量基本沒有變,但因為許多質量都集中到恆星的核心部位了,引力源的半徑減小,所以對外圍物質的吸引力下降了,所以外圍氣態物質就向外擴,就表現為恆星的膨脹。這也是恆星越是演化到晚期時,膨脹就越快的原因。

    小質量恆星(如太陽)到這一步,核聚變反應就結束了,以碳為主的核心會進一步收縮,體積會更小。到此時,恆星外圍氣態物質已經膨脹到很大了。

    然後,氣態物質會漸漸消散到宇宙空間中,露出中央的高溫恆星核,就是白矮星。等到白矮星逐漸冷卻到不發光時,就是黑矮星了。

    小質量恆星的一生就此結束。會坍縮並爆炸的都是大質量恆星(質量是太陽質量的7倍以上)。

    在這樣的大質量恆星中,核聚變反應進行到碳時,因為恆星質量巨大,引力更強,恆星還會繼續收縮,內部溫度繼續升高,會引發一系列核聚變反應,生成比碳更重(原子序數更大)的元素,一直到第26號元素鐵。

    越重的元素裂變時,放出的能量越多。而鐵剛好處於一個比較尷尬的位置,就是它既不能透過聚變放出能量,也不能透過裂變放出能量。要讓鐵與其他元素或粒子發生聚變反應,不但不會放能,還要為它提供大量的能量才行。

    而恆星中顯然沒有多餘的能量這樣做。所以,恆星中心一旦生成了鐵,這些鐵就會集中在恆星核心中,而且越積越多。恆星的密度和溫度都是從中心向外圍降低的。

    當中心的鐵足夠多、體積足夠大時,外圍已經不足以維持核聚變反應所需的溫度和密度了,於是,這個大質量恆星中的核聚變反應停止了,恆星用於抵抗向內的引力的、向外的輻射壓消失,而向內的引力仍然會存在,恆星就悲劇了。

    恆星的外圍氣體在膨脹,內部有一個鐵質的核心在產生強大的引力,中間的高溫高壓物質就在這個引力作用下,向內急劇收縮,這就是恆星最後的坍縮。

    坍縮的結果是:高溫高壓物質以近光速的速度撞向鐵質的核心,而鐵心又無法被壓縮,好像一堵無比堅硬的牆。於是,這些物質在帶給鐵心巨大的撞擊動能的同時,又會像來時一樣,被堅硬的鐵心反彈出去,同樣以近光速的速度撞衝出恆星內部,形成無比劇烈的內爆,這就是大質量恆星一生中最壯觀的現象--超新星爆發。

    超新星爆發會造成幾個後果:一是恆星核心以外的物質會全部快速飛離恆星核心,表現為形狀不規則的快速膨脹的小範圍氣體雲;二是巨大的撞擊動能使鐵心表層的鐵繼續發生聚變反應,生成一系列比鐵重的元素(如金、銀、銅、鉛、汞、鎢。。。鈾),並隨爆發物質散佈到宇宙空間中。

    由於越重的元素生成時所需要的能量越多,所以宇宙中越重的元素也越少(在地球上也是如此);三是撞擊動能使鐵心繼續收縮,把鐵原子核外的電子也壓入原子核中,與質子結合成為中子,所以鐵心會成為一顆由中子為主組成的天體,叫中子星。

    而中子星中的中子與中子之間沒有距離,所以中子星的密度極高,可達每立方厘米上億噸到數億噸。如果鐵質核心的質量達到一定的程度,中子星會繼續坍縮,成為目前物理理論無法描述的物質形態,就是一個黑洞了;四是來自超新星爆發所形成的擴散物質會與宇宙空間原有的星際氣體塵埃雲混合起來,成為下一代恆星(及行星)的構成成分。

    我們的太陽系就是在這樣的氣體雲團中誕生出來的,所以在太陽和行星上也有比鐵重的元素,它們都是來自於以前銀河系某處的超新星爆發。我們都是遙遠從前大質量恆星的殘骸。

  • 2 # 四川達州人

    當然是先膨脹。

    恆星因為核聚變不斷損失質量,以光熱等方式輻射出去。因為總質量下降,恆星的引力必然下降,體積當然會膨脹。

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