大家好,小东方来为大家解答以上的问题。恒星会永远发光吗,恒星是有寿命的最终停止发光发热它最终会变成( )这个很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!
1、恒星是依靠内部较轻元素聚变为较重元素而发光发热的。
2、在恒星内部,无时无刻不在发生着各种各样的核聚变反应,其中最重要的是氢聚变为氦的反应。
3、 在不同质量的恒星中,氢聚变为氦的反应路径也不同。
4、在较小质量的恒星中,氢核的聚变反应是通过质子-质子链式反应发生的。
5、其过程见下图。
6、 在反应链中,只有氢和氦两种元素参与。
7、这一反应链所需要的温度较低,在1500万度条件下就可以发生。
8、在我们的太阳上,发生的聚变反应就是这类反应。
9、在质量较大的恒星中,由于中心温度较高(2500万度以上),会发生另一类氢聚变为氦的反应,称为碳-氮-氧循环(C-N-O循环)。
10、其反应路径见下图。
11、 两类反应的结果都是4个氢核(质子)聚合成为1个氦核,但C-N-O循环产生的能量多于质子-质子链式反应。
12、这是必须的,因为大质量恒星内部引力也较强,需要更多的向外的辐射能来抵抗由外向内的引力。
13、 在恒星内部氢原料用得差不多时,氢聚变为氦的反应强度会下降,向外的辐射压也会随之下降,引力会占上峰。
14、恒星会继续收缩,使内部温度升高,会引发氦核的聚变反应,反应产物是碳。
15、氦聚变为碳的反应产能较低,为抵抗由外向内的引力,反应强度就需要更高,因而氦的消耗速度是非常快的,几千万年,氦就会消耗完。
16、 对于小质量恒星(如太阳),当内部物质基本都转变为碳时,恒星的核聚变反应就停止了。
17、此时的恒星已经成为了一颗红巨星。
18、当红巨星的外壳消散到宇宙空间后,中间的恒星核就会暴露出来,就是以碳为主的白矮星了。
19、此后,由于白矮星已经没有能量的补充,它会在数十亿年的时间内慢慢冷却,直到成为一颗冰冷的黑矮星。
20、到白矮星阶段,这颗恒星的寿命就算是到头了。
21、 对于大质量恒星,中心物质转变为碳时,恒星还会继续收缩,内部温度还会继续升高,直到达到碳核的进一步聚变反应温度。
22、此后由于恒星物质构成已经很复杂了,从氢到碳的各种元素都有,因而进一步的核聚变反应也很复杂。
23、会生成从7号元素氮到26号元素铁的一系列聚变反应。
24、但核聚变反应到铁时,也会停止。
25、这是因为在所有元素中,铁的原子核内能是最低的。
26、见下图。
27、 不论是让铁核分裂(裂变),还是让铁核继续增加重量(聚变),都需要给铁核增加能量才行。
28、而在恒星内部,所需要的能量还不足以做到。
29、这样一来,恒星的能量产生就停止了,向外用于抵抗引力的辐射压也就没有了,恒星会继续收缩,而且收缩速度越来越快,到最后,外部物质向以铁为主的恒星核下落的速度会超过10万公里/秒,但到达铁核时,会撞到一堵无比坚硬的“墙”,速度会瞬间降到零。
30、巨大的动能会瞬间转变为热能,使铁核加热到数十亿度,铁核的外层会在极高的温度下发生爆炸,把外层下落的物质炸开。
31、这个过程叫“铁心灾变”。
32、这就是超新星爆发。
33、 在爆发的同时,在巨大的能量作用下,铁核外层的一部分铁会吸收能量,生成比铁还要重的元素,从27号元素钴直到92号元素铀。
34、而铁核内部的铁则会在内爆的压力下,把铁原子核外面的电子压入原子核,与原子核中的质子结合,生成中子。
35、内部的铁全都会转变为中子。
36、当外壳被炸碎,并消散到宇宙空间后,恒星的中心暴露出来,成为一颗质量巨大、尺度很小的中子星。
37、 这些从氢到铀的恒星物质消散到宇宙空间后,会与宇宙空间中原有的星际物质混合在一起,形成星际云,并在引力扰动下,形成新的恒星和围绕恒星运行的行星。
38、我们的太阳、地球就是这样形成的。
39、地球上除氢和氦以外的各种物质就是这样来的。
40、 恒星上的核聚变反应就是这样。
41、 我们都是数十甚至上百亿年前某颗超新星爆发的灰烬。
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