恒星死亡以后會形成什么?

【專家解說】：恒星能夠持續(xù)發(fā)光的根本原因是在它的內(nèi)部進行著核聚變反應(yīng)。這條靠核聚變釋放能量的鏈條是有終結(jié)的，一旦進行到質(zhì)量數(shù)在60附近的元素，繼續(xù)反應(yīng)只會消耗能量。那么，恒星失去能量來源以后，會形成什么樣的天體呢?赫羅圖上的哪些位置才是它的“墳?zāi)埂蹦?不同質(zhì)量的恒星死亡后形成的天體一樣嗎?讓我們從恒星步入“老年”階段開始講起。 恒星中心的氫元素全部轉(zhuǎn)變成氦元素后，中心的溫度和成分點燃了由氦聚變成碳的反應(yīng)。隨著舊原料的轉(zhuǎn)化和溫度的繼續(xù)上升，更多的新燃料相繼被點燃，發(fā)生的主要核反應(yīng)依次是:(H-氫，He-氦，C-碳，O-氧，Ne-氖，Mg-鎂，Si-硅，S-硫，F(xiàn)e-鐵，Co-鈷，Ni-鎳) 34He→12C(1~2億K) 12C+4He→16O(2億K) 212C→4He，20Ne，24Mg(8億K) 216O→4He，28Si，32S(15億K) 228Si→56Ni(35億K) 這樣，恒星就產(chǎn)生了分層結(jié)構(gòu)。由外到內(nèi)依次是H層，H、He層，C、O層，O、Ne、Mg層，Si核。在兩個殼層的界面上發(fā)生的就是上面提到的反應(yīng)。對于質(zhì)量大約是太陽20倍的恒星，星核的主要成分是硅，中心進行的是228Si→56Ni的反應(yīng);而像太陽這樣的小質(zhì)量恒星，C、O層就是星核了，因為最外層的H會因為一些不穩(wěn)定因素而被拋射出去，星核很快就會演化成白矮星，所以沒法繼續(xù)形成更重元素的殼層。不過，無論是哪一類恒星，由于供能不足，它們在這種分層時期都表現(xiàn)得很不穩(wěn)定，演化路徑一次又一次地改變。尤其是大質(zhì)量恒星，在赫羅圖上來來回回十次之多。 不去考慮具體的情況，只從總體來看，恒星核能產(chǎn)生的輻射壓總有不足以抵擋引力的時候。這時又有什么力來抵擋強大的引力呢?在經(jīng)典物理時期，這個問題確實是難以解釋的。但是隨著量子理論的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)了其中的奧秘。錢德拉塞卡指出，當不超過太陽質(zhì)量1.3~1.4倍(具體值看化學組成)的物質(zhì)在引力作用下塌縮到密度高達105~106g/cm3時，會有一種新的力支持它不再塌縮。這個質(zhì)量極限因此稱為“錢德拉塞卡極限”。量子力學認為，即使溫度為零，高密度仍能迫使粒子高速運動(具有高能量)的概率增大(如果所有電子都被壓到離核最近的電子層，稱為電子簡并狀態(tài)，這時泡利不相容原理要求必須有一些電子的能量非常高)。這種力就是由簡并狀態(tài)下高速運動的電子造成的，因此稱為“電子簡并壓力”。由這樣狀態(tài)的物質(zhì)組成的恒星叫做“白矮星”。其實白矮星的顏色也不只限于白色，只不過由于最早發(fā)現(xiàn)的幾顆白矮星都是表面比較熾熱的白色星，所以這個名稱就沿用下來。白矮星在赫羅圖上位于左下部，即表面溫度30000K~5000K，光度是現(xiàn)在太陽光度的1/100~1/10000的斜長條區(qū)域，從左上向右下延伸。