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  • 1 # 宥辰天文
    恆星

    因引力作用將氣體及其他塵埃恆星是由一顆球形的等離子發光體。氫融合成氦的核聚變反應,從恆星內部向外輻射能量,透過漫長的路徑,穿透恆星表面然後輻射到太空。

    恆星能源及自身的質量決定其本身最終的演化結果。比較常見的演化結果,矮星類、巨星類超新星類、中子星、黑洞等等,據說最終演化結束時有可能會變為白洞。

    恆星向外輻射的力,因為其內部可燃燒物質的逐漸耗盡或聚變反應的停止而減少。恆星引力以絕對優勢,使得恆星自身向內部坍縮,恆星質量的大小在此時掌握著恆星將繼續演化還是即將消亡的主導權。恆星的質量越大,引力坍縮其核心密度也就會越大,內部溫度會迅速的增加,從而開啟恆星內部的再次燃燒過程。

    我們的太陽會逐漸膨脹演化成巨星類,坍縮後變成矮星類,隨著能量的散失而消失。

    塌縮的核心質量在太陽1.44倍到5倍的恆星,最終成為中子星,塌縮的核心質量在太陽5倍以上的恆星,最終成為黑洞。超新星爆發現象就來自於大質量恆星的演化過程。

  • 2 # 長尾科技

    不是。

    比如太陽最後會變成白矮星,有的恆星會變成中子星,有的變成黑洞。具體的情況可以參考下面的這張圖。

    算了,還是全部貼出來吧。

    我們在地球上使用的各種能量,不管是電、煤、石油、天然氣,還是自己吃到肚子裡的麵包牛奶,除了核能、地熱等少數能量以外,其他的基本上都來自太陽。

    太陽是一顆黃矮星,壽命大概在100億年(現在的年齡是45.7億年),差不多處於青壯年。也就是說,再過50多億年,太陽的燃料就會燃燒殆盡,壽終正寢。不知道大家有沒有想過這樣的問題:太陽燃燒殆盡之後會發生什麼?

    或者我們先問這樣一個問題:太陽是靠什麼保持現在這樣的“身材”的?

    太陽何以保持現在狀態?

    我們先來看一下太陽的基本資料:太陽的質量是地球的33萬倍,體積是地球的130萬倍,它質量的四分之三都是氫,剩下的基本上都是氦。

    太陽燃燒能量的來自於氫-氦的熱核反應,其實就是核聚變,跟氫彈爆炸產生能量的方式是一樣的。也就是說,太陽透過源源不斷的氫彈爆炸給太陽系提供能量。

    太陽的質量這麼大,那麼它們之間的引力也是非常大的。太陽現在之所以沒有被它們之間的引力壓縮,是因為現在太陽還很熱,這種熱壓力能夠平衡引力。想象一個熱氣球,把氣球裡面的氣體用火加熱之後,它就能產生一股由裡而外的熱壓力把氣球撐起來。

    我們在回顧一下中學的物理,熱現象的本質是什麼?熱無非是分子原子這些基本粒子做無規則運動的一種表現,溫度越高,粒子做無規則運動越劇烈,產生的熱壓力也就越大

    也就是說,目前太陽是靠分子原子這種基本粒子的無規則運動來頂住引力的。

    那麼太陽燃燒完了以後呢?沒有燃料了,太陽的溫度肯定就降下來了,溫度降下來了熱壓力肯定也就想對應的減小了,那麼這時候熱壓力就會比引力小,那麼太陽肯定要在引力的作用下開始被壓縮,也就是坍縮。

    但問題的關鍵是:坍縮到何時是個頭

    坍縮的過程

    我們回顧一下物質的組成:分子由多個原子組成,原子由原子核和繞原子核的運動的電子組成,原子核由質子和中子組成,質子由兩個上夸克和一個下夸克組成,中子是由兩個下夸克和一個上夸克組成

    當恆星的燃料燃燒完了之後,分子原子的運動速度越來越慢,這時候在分子原子這一層是沒有什麼力量能夠對抗引力的了,這時候我們必須把眼光放到下一層來:原子核和電子。

    原子由原子核和核外電子組成,如果原子是一個足球場,那麼原子核就相當於一隻螞蟻,但是原子核這隻螞蟻卻佔了原子99.96%以上的質量,所以原子核外面其實是很空的。

    強大的引力繼續壓縮,這時候就會影響電子的正常運動範圍了。引力迫使電子慢慢像原子核聚集,隨著引力的增大,電子可以活動的範圍越來越小,這種小會無限的小下去麼?

    電子簡併壓力

    我們都知道波粒二象性是微觀粒子的基本屬性,電子當然也是這樣。當引力很大,電子不得不在很小的範圍內運動的時候,從波的屬性來看,當電子被限制在非常小的空間裡運動的時候,電子的波長一定是很短的,波長短意味著能量高,能量高意味著快速的運動。

    電子的這種高速不規則運動會產生一種新的抵抗引力的壓力,物理學家們稱這種壓力為簡併壓力,由電子產生就叫電子簡併壓力。

    於是,在恆星沒有燃料坍縮的過程中,如果這種電子簡併壓力能夠頂住引力,那麼這個恆星就可以重新達到一種平動態的平衡,從而使恆星處於一種新的穩定狀態。

    這樣的恆星我們稱之為白矮星

    但是,如果恆星的質量太大,引力太大,電子簡併壓力頂不住怎麼辦

    中子星

    當引力大於電子簡併壓力的時候,電子頂不住那就沒辦法了,只能繼續進一步被壓縮,那能壓縮到哪裡去呢?電子是圍繞原子核做高速運動,如果電子頂不住,那電子就只能被壓縮到原子核裡面去了。

    原子核由質子和中子組成,其中質子帶正電,中子不帶點,而我們都知道電子是帶負電的。那麼,電子被壓到原子核裡面以後會發生什麼呢?

    一個很自然的想法:質子帶正電,電子帶負電,而原子整體不帶電,那麼質子和電子的電量肯定是相同的。那麼,帶正電的質子和帶負電的電子會不會結合起來然後就呈中性了

    你別說,答案還真是這樣的,電子被壓入原子核以後,就和質子結合形成了中子。而中子是不帶電的,這樣一來,原子內部再沒有質子沒有電子,全部變成了中子。

    然後你就看到我們的恆星變成了一堆中子。

    跟電子簡併壓力原理一樣,這麼一大堆中子被壓縮在一起,肯定會形成壓力更大的中子簡併壓力。如果這種中子簡併壓力能夠頂住坍縮的引力,那麼恆星又會再一次處於一種穩定狀態,那麼這樣的星體就叫中子星

    同樣的,我們還是要繼續問一個問題:如果引力實在太大,連中子簡併壓力都頂不住怎麼辦

    是否有夸克星?

    按照我們上面的思路,中子如果頂不住,那麼肯定就必須進入下一層。

    中子是由夸克組成的,具體來說是兩個下夸克和一個上夸克。如果中子簡併壓力依然頂不住引力,可以想象,中子應該會被壓碎,最後全部變成一堆夸克,那麼這個恆星看起來就像是一堆夸克組成的。

    然後我們似乎可以稱這種星體為夸克星,夸克之間的簡併壓力頂住引力從而達到平衡。

    再然後,吃瓜群眾似乎還會繼續問:如果夸克簡併壓力依然頂不住引力怎麼辦?會不會把夸克壓碎再進入下一層

    當然,你確實可以這樣問,但是不一定有人能給出答案。白矮星和中子星是天文學家實際觀測到了,夸克星還只是一個猜想,沒有被真是的觀測到,到底有沒有夸克星我們現在也不得而知,那夸克星更下一層的我們就更加不知道了

    有沒有夸克簡併壓力跟引力平衡從而形成的夸克星我們不知道,但是我們知道:任何簡併壓力(不管是電子、中子還是未知的夸克或者再下層的)都頂不住引力的星體是存在的

    黑洞

    如果一個星體,因為質量太大引力太大,結果使得任何簡併壓力都無法頂住它的引力,這回是怎樣一種情況呢?這個恆星會變成什麼樣子呢?

    我相信很多人都能想象這個畫面,既然任何簡併壓力都頂不住壓力,那麼恆星會把電子入原子核,再把中子壓碎,再把夸克壓碎,再把一切的一切都壓碎,這種東西會是什麼呢?

    相信有兩個字在很多人的嘴裡已經呼之欲出了,沒錯,這種引力碾壓一切簡併壓力的星體就是黑洞。

    從文章的開始走到現在,相信大家心裡都有一個概念了。不同質量的恆星引力不一樣,然後就重點看那一個層面的簡併壓力能夠頂住這個引力,電子簡併壓力能夠頂住引力就成了白矮星,中子簡併壓力才能頂住引力的就成了中子星,啥簡併壓力都頂不住引力的就變成了黑洞

    太陽的終極命運

    再回到最開始的問題,按照這樣的分析,我們太陽的最終命運會是怎樣的呢?

    下圖給出了一副不同質量恆星的坍縮圖,白色部分表示引力超過壓力,陰影部分表示壓力超過引力。

    很顯然,不管是引力大於壓力還是壓力大於引力,這都是不穩定的狀態,恆星要最終穩定在一個狀態,必須是引力和壓力相同。而引力和壓力相同的點就都在那條曲線上,也就是說,只有曲線上的點才是穩定的。

    所以我們看到,太陽對應的是白矮星的曲線,也就是說:太陽的燃料燃燒殆盡之後,會變成一顆白矮星

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