恒星衰老后會(huì)變成______和_______

【專家解說(shuō)】：恒星衰老后--》紅超巨星--》白矮星--》中子星--》黑洞 ，后面這些都可以填 附上恒星的演變 彌漫于銀河系中的星際物質(zhì)（塵埃和氣體，主要由氫和氦組成），在萬(wàn)有引力的作用下聚集起來(lái)，形成星體。聚集過(guò)程中它們的引力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為熱能，使原本很冷的物質(zhì)溫度升高，如果聚集成星體的物質(zhì)很多，多到相當(dāng)于太陽(yáng)質(zhì)量或大于太陽(yáng)質(zhì)量，引力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成的大量熱能可使星體內(nèi)的溫度升高到1000萬(wàn)度，從而點(diǎn)燃星體中的氫的聚變反應(yīng)。這時(shí)，一顆發(fā)光發(fā)熱的恒星就誕生了。如果星體的質(zhì)量小于0.1 M⊙，點(diǎn)燃不了氫的聚變反應(yīng)，不可能是恒星，只能是行星。恒星中氫燃燒生成氦的熱核反應(yīng)，大約可以維持100億年，這時(shí)，恒星處在一個(gè)長(zhǎng)期穩(wěn)定的時(shí)期，這個(gè)時(shí)期約占恒星壽命的99%。這樣的恒星稱為主序星。我們的太陽(yáng)就是處于主序星階段的恒星，它的中心溫度高達(dá)1500萬(wàn)度，壓強(qiáng)達(dá)到3×1016Pa，那里正進(jìn)行著猛烈的熱核反應(yīng)，太陽(yáng)已經(jīng)在主序星階段燃燒了50億年，目前正處在它的中年時(shí)期。 恒星的存在，一方面依賴于萬(wàn)有引力把物質(zhì)聚集在一起，不至于漫天飛揚(yáng)，另一方面則靠熱核反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，造成粒子迅速運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生排斥效應(yīng)，使物質(zhì)不至于收縮到一點(diǎn)。正是萬(wàn)有引力的吸引作用與熱排斥作用這對(duì)矛盾的存在，才保證了恒星的生存。 當(dāng)恒星中心部分的氫全部燃燒之后，恒星中部的熱核反應(yīng)就停止了，這時(shí)萬(wàn)有引力戰(zhàn)勝了熱排斥，星體開(kāi)始收縮。由于恒星表面的溫度遠(yuǎn)低于中心部分（例如太陽(yáng)中心溫度為1500萬(wàn)度，而表面溫度只有6000度），那里還沒(méi)有發(fā)生過(guò)氫合成氦的熱核反應(yīng)。這時(shí)隨著星體的塌縮，恒星外層的溫度開(kāi)始升高，那里的氫開(kāi)始燃燒，這就導(dǎo)致恒星外殼的膨脹。外殼的膨脹和中心部分的收縮同時(shí)進(jìn)行，中心部分在收縮中溫度升高到1億度，開(kāi)始點(diǎn)燃那里的氦，使之合成碳，再合成氧，這些熱核反應(yīng)短暫而猛烈，像爆炸一樣，稱為“氦閃”。這種過(guò)程大約經(jīng)歷100萬(wàn)年，在整個(gè)天體演化中，這時(shí)一個(gè)很短的“瞬間”。此后幾億年中，恒星進(jìn)入一個(gè)短暫的平穩(wěn)期。當(dāng)中心部分的氦逐漸燃燒完之后，外層氫的燃燒不斷向更外部擴(kuò)展，星體膨脹的越來(lái)越大，膨脹到原來(lái)的10億倍。由于外殼離高溫的中心越來(lái)越遠(yuǎn)，恒星表面的溫度逐漸降低，從黃色變面紅色。由于體積巨大，這種紅色巨星看起來(lái)很明亮，稱為紅巨星。50億年后，我們的太陽(yáng)也將由主序星演變成這樣的紅巨星，膨脹的太陽(yáng)將逐步燃燒吞食水星、金星和地球。地球的軌道將被包在紅巨星之內(nèi)。海洋將全部沸騰蒸干，地球的殘骸將繼續(xù)在紅巨星內(nèi)部公轉(zhuǎn)，紅巨星外層氣體灼熱而稀薄，比我們實(shí)驗(yàn)室中所能得到的最好的真空還要空，所以地球仍然存在，并繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)然生命已不可能在地球上生存。 核能源進(jìn)一步枯竭之后，紅巨星將拋出一些氣體，形成“行星狀星云”。這個(gè)階段，紅巨星的中心部分將塌縮，形成小而高密、高溫的白矮星。白矮星的密度一般在0.1~100t/cm3之間。白矮星溫度高，呈白色；體積小，因而亮度小。隨著熱核反應(yīng)的逐漸停止，白矮星將逐漸冷卻成為黑矮星，黑矮星是一顆比鉆石還要硬的巨大星體。白矮星冷卻成黑矮星的過(guò)程十分緩慢，可能需要100億年左右?？梢哉f(shuō)，在宇宙間，至今還沒(méi)有生成一顆黑矮星。 白矮星的主要化學(xué)成分是高密度的碳和氧。那么宇宙中硅、鎂、鐵等元素來(lái)自何方呢？它們來(lái)自超大質(zhì)量恒星的演化。如果一顆恒星，在中心部分氫--氦熱核反應(yīng)終止，開(kāi)始向紅巨星演變時(shí)，還有8 M⊙以上的太陽(yáng)質(zhì)量，那么它們會(huì)發(fā)生更深層次的熱核反應(yīng)。這種超大質(zhì)量恒星內(nèi)部，在塌縮時(shí)巨大的引力勢(shì)能可把那里的溫度加熱到6億度以上，使用權(quán)碳發(fā)生聚合反應(yīng)生成氖和鎂，這時(shí)進(jìn)一步升高到10億度，氖和氦又合成鎂。此反應(yīng)導(dǎo)致溫度再升到期15 億度以上，氧開(kāi)始燃燒合成硫、硅等元素。然后，溫度進(jìn)一步升到30 億度以上，硅開(kāi)始燃燒，并引發(fā)成百上千種的核反應(yīng)，最終生成鐵。 超過(guò)8 M⊙以上的太陽(yáng)質(zhì)量的主序星在演變成超紅巨星之后，中心溫度可升高到30 億度，生成以鐵為中心的核，當(dāng)生成的鐵核越來(lái)越大，僅靠原子間的電子斥力已不能支撐它自身的重量，這時(shí)，鐵核進(jìn)入白矮星狀態(tài)，電子的泡利斥力將起來(lái)抗衡萬(wàn)有引力。當(dāng)鐵核質(zhì)量超過(guò)1.4M⊙時(shí)，鐵核突然塌縮，電子將被壓入原子核中，與其中的質(zhì)子中和生成中子，成為中子星。中子星和白矮星有些相似，它不是靠熱排斥或電磁作用來(lái)抗衡引力，而是靠中子間的泡利斥力來(lái)抗衡。中子星是一種非常致密的天體，它自身的萬(wàn)有引力可將相當(dāng)于一個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的物質(zhì)壓縮在半徑為10千米的球體內(nèi)。也就是說(shuō)，一匙中子星的質(zhì)量差不多相當(dāng)于地球上一座大山的質(zhì)量。其密度高達(dá)1 億~10億t/ cm3。 在中子星的形成過(guò)程中，猛然的大爆炸把部分重元素拋向太空，成為星際物質(zhì)。這些星際物質(zhì)在適當(dāng)?shù)那闆r下可以形成新的恒星、行星，或被其它恒星俘獲，聚集成行星。這就是行星中重元素的來(lái)源。 中子星的質(zhì)量有個(gè)上限，大約為3~4 M⊙，超過(guò)這一極限的中子星是不穩(wěn)定的，會(huì)進(jìn)一步塌縮形成黑洞。幾十年前，科學(xué)家們根據(jù)愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的理論研究，預(yù)言了一種叫做黑洞的天體。黑洞是一種奇怪的天體。它的體積很小，而密度卻極大，每立方厘米就有幾百億噸甚至更高。假如從黑洞上取來(lái)一粒米那樣大的一塊物質(zhì)，就得用幾萬(wàn)艘萬(wàn)噸輪船一齊拖才能拖得動(dòng)它。如果使地球變成一個(gè)黑洞，其體積就象一個(gè)乒乓球。因?yàn)楹诙吹拿芏却螅运囊σ蔡貏e強(qiáng)大。黑洞內(nèi)部的所有物質(zhì)，包括速度最大的光都逃脫不了黑洞的巨大引力。不僅如此，它還能把周?chē)墓夂推渌奈镔|(zhì)吸引過(guò)來(lái)。黑洞就象一個(gè)無(wú)底洞，任何東西到了它那兒，就不用想再出來(lái)，給它命名黑洞是再形象不過(guò)了。 黑洞既然看不見(jiàn)，那么我們用什么方法來(lái)找到它們呢？這就得利用黑洞的巨大引力作用了。如果黑洞是雙星系統(tǒng)的一個(gè)成員，而另一個(gè)成員是可觀測(cè)恒星，那么由于黑洞的引力作用，恒星運(yùn)動(dòng)會(huì)發(fā)生有規(guī)律的變化，從這種變化可以控測(cè)出不可見(jiàn)黑洞的存在。還有黑洞周?chē)奈镔|(zhì)在黑洞的巨大引力的吸引下，會(huì)表現(xiàn)出古怪的運(yùn)動(dòng)方式。它們?cè)谠丛床粩嗟亓魅牒诙磿r(shí)，會(huì)發(fā)射出很強(qiáng)的X射線、γ射線等，這是目前尋找黑洞的另一條線索。此外，黑洞還會(huì)影響鄰近光線的傳播，產(chǎn)生所謂的引力透鏡現(xiàn)象。 “天鵝X-1”是個(gè)很強(qiáng)的X射線源，它有一顆看不見(jiàn)的伴星，根據(jù)“天鵝X-1”的運(yùn)動(dòng)，可以判斷這顆伴星的質(zhì)量約為太陽(yáng)質(zhì)量的10倍，很多人認(rèn)為它可能是個(gè)恒星級(jí)的黑洞。有些人認(rèn)為我們銀河系的中心也有一個(gè)大黑洞庭湖，它的質(zhì)量是太陽(yáng)的百萬(wàn)倍。