词条 | 铁心灾变 |
释义 | 铁心灾变大质量恒星(质量大于十倍太阳质量,下同),燃烧速度非常快,在原始恒星形成,氢聚变开始后,只需百万年的时间,氢便燃烧完了。而0.5倍太阳质量的恒星,则可以燃烧近1000亿年。 在恒星初期,内部中心的氢在高温高压的情况下,率先点燃(氢的起始聚变温度只有几百万度),通过碳氮循环进行核聚变向外辐射能量(小质量恒星以质子—质子链反应为主)。 恒星物质的燃烧,是由低燃点物质向高燃点物质逐步递进。氢燃烧完以后,在恒星中心形成一个以氦为主的致密蒸汽球,它便要引力收缩,这是一个起关键作用的因素。一个核燃烧阶段的结束,表明恒星内各处温度都已低于在该处引起点火所需要的温度,引力收缩将使恒星内各处的温度升高,这实际上是寻找下一次核点火所需要的温度,在温度进一步升高,压力进一步增大以后,氦聚变开始(它的聚变温度将是1亿度)。氦聚变为碳,当中心形成碳和氧球后,碳和氧又聚变为硅……以此类推,物质从低质量物质不断聚变为高质量物质,这些反应一个比一个推进的快,最后,当一颗大质量恒星进入演化末期,中心区域完全被铁蒸汽取代以后,整个恒星内部,物质分布便形成一层一层同心圆的模式:最里面是铁,最外面是原始氢氦的混合物。 恒星之所以能维持平衡,既不因自身巨大的引力而无限的坍缩,也不会因巨大的的高温蒸汽气压而分崩离析,就是因为引力和压力的平衡:当气体被重力拉着超越了平衡点后,气体的压力随之升高,又将气体推开;当气体物质膨胀远离平衡点后,气压降低,重力反过来占了上风。 但当大质量恒星的中心成为铁核心后,问题出来了:铁原子核将会捕捉被高温电离的自由电子,而电子却是维持气压的重要粒子。于是铁原子核吸收电子而收缩。质量的增加,导致引力增长超过了气压力。于是,在铁原子核的不断收缩下,当铁核心质量超过了1.5倍的太阳质量后,铁核心将因超强的引力而坍缩,成为一颗中子星,而在远远不及一秒钟的时间内,这一过程将释放出极为大量的能量(它的威力超过了引力收缩),从而导致超新星爆发。这样,一颗大质量恒星就以中子星为结局,完成了它的生命旅程。不过,当这颗大质量恒星足够大,它剩余的质量足够多,就会导致另一种天体的诞生——黑洞。 |
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