恒星密度大么 (恒星的密度怎么计算)

admin 2024-12-07 48 0

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恒星密度大么

笼统地说,在主序星阶段的恒星的密度并不大。

但恒星的密度是梯度分布的,就是说,越靠近中心,密度越大;越接近外层,密度越小。

以太阳为例。

太阳的平均密度是大约1.4g/cm^3,略重于水(想一想,地球的平均密度还有5.5g/cm^3呢)。

但太阳中心的密度高达约150g/cm^3,而光球层(我们看到的那一层)的密度只有10^(-9)g/cm^3,比地球上人工制造的最好的真空还要“真空”。

比太阳质量小的恒星,平均密度也比太阳略小。

比太阳大的恒星,因为引力与辐射压必须保持平衡,平均密度略大于太阳,但与太阳差不太多。

恒星演化到后期,会膨胀为红巨星,平均密度会因为体积大增而大幅度下降。

典型的红巨星的平均密度只有大约水的1/100。

但同样存在密度梯度。

中心密度会增大到800-1000g/cm^3,而外层气体的密度只有数百亿分之一克/立方厘米。

这完全像是真空了。

当红巨星的外层气体消失后,里面的恒星核就会露出来,这就是白矮星了。

所以,白矮星的密度就是大约800-1000g/cm^3,白矮星也存在密度梯度,但密度梯度不大。

大质量恒星变成红巨星或红超巨星后,会以超新星爆发的形式结束它的一生。

超新星爆发后,恒星的外壳被炸碎了,跑掉了,恒星核会继续收缩,成为中子星或黑洞。

中子星是恒星在超新星爆发时,外部压力向内压缩原子核,把电子压到质子中,变成中子后形成的。

中子星的密度就是原子核的密度,大约是10^14g/cm^3,或1亿吨/立方厘米。

在现有的物理学定律下,没有比中子星更重、密度更高的恒星了。

至于黑洞的密度,由于所有的物理学定律在黑洞内完全失效,其中的物质存在状态还不知道,也就不知道黑洞的密度了。

恒星密度大么 (恒星的密度怎么计算)

恒星的形成和演化过程

恒星的形成和演化是宇宙中的一个奇迹。

它始于巨大的分子云,这些云的密度远高于星系中的平均密度。

每个分子云中包含数百万到数千万个太阳质量,其直径可达到50至300光年。

分子云在星系中旋转时,可能会因为某些事件而发生引力坍缩。

这种坍缩可能是由于分子云之间的碰撞,穿越星系旋臂中密集区域时的摩擦,或者是邻近的超新星爆发所产生的高速物质撞击。

此外,星系之间的碰撞也可能导致分子云的压缩和扰动,从而产生大量的恒星。

在坍缩过程中,角动量守恒导致分子云碎片分解成更小的片段。

质量小于大约50个太阳质量的碎片最终会形成恒星。

在这个过程中,气体由于势能的释放而加热,同时角动量守恒使得星云开始自转并形成原始星。

原始星的形成阶段几乎完全被密集的星云所掩盖。

通常,只有在四周明亮的气体云上投下阴影的星源,即博克球状体,才能被天文观测所发现。

质量极小的原始星(小于一个太阳质量)无法达到引发核聚变的温度,因此它们会变成棕矮星,在数亿年的时间里逐渐冷却。

而质量更大的原始星,其核心温度可达一千万开氏度,此时氢原子开始聚变成氦原子,恒星从而开始发光。

核聚变产生的能量足以阻止进一步的引力坍缩,使恒星达到一个静态平衡,并进入一个相对稳定的阶段。

如果恒星附近还有残留的分子云碎片,这些碎片可能会在更小的尺度上继续坍缩,最终形成行星、小行星和彗星等行星际天体。

而如果分子云碎片形成的恒星之间距离足够近,它们可能会形成双星或多星系统。

恒星的演化历程是什么?

恒星的演化大体可分为如下阶段:一、主序是以前的阶段--恒星处于幼年时代。

二、主序是星阶段--恒星处于壮年期。

三、红巨星阶段--恒星处于中年期。

四、白矮星阶段--恒星处于老年期。

大多数恒星的一生,大体是这样度过的。

我们首先来看恒星的一生: 恒星的诞生 在星际空间普遍存在着极其稀薄的物质,主要由气体和尘埃构成。

它们的温度约10~100K,密度约10-24~10-23g/cm3,相当于1cm3中有1~10个氢原子。

星际物质在空间的分布并不是均匀的,通常是成块地出现,形成弥漫的星云。

星云里3/4质量的物质是氢,处于电中性或电离态,其余约?是氦以及极少数比氦更重的元素。

在星云的某些区域还存在气态化合物分子,如氢分子、一氧化碳分子等。

如果星云里包含的物质足够多,那么它在动力学上就是不稳定的。

在外界扰动的影响下,星云会向内收缩并分裂成较小的团块,经过多次的分裂和收缩,逐渐在团块中心形成了致密的核。

当核区的温度升高到氢核聚变反应可以进行时,一颗新恒星就诞生了。

主序星 恒星以内部氢核聚变为主要能源的发展阶段就是恒星的主序阶段。

处于主序阶段的恒星称为主序星。

主序阶段是恒星的青壮年期,恒星在这一阶段停留的时间占整个寿命的90%以上。

这是一个相对稳定的阶段,向外膨胀和向内收缩的两种力大致平衡,恒星基本上不收缩也不膨胀。

恒星停留在主序阶段的时间随着质量的不同而相差很多。

质量越大,光度越大,能量消耗也越快,停留在主序阶段的时间就越短。

例如:质量等于太阳质量的15倍、5倍、1倍、0.2倍的恒星,处于主序阶段的时间分别为一千万年、七千万年、一百亿年和一万亿年。

目前的太阳也是一颗主序星。

太阳现在的年龄为46亿多年,它的主序阶段已过去了约一半的时间,还要50亿年才会转到另一个演化阶段。

与其他恒星相比,太阳的质量、温度和光度都大概居中,是一颗相当典型的主序星。

主序星的很多性质可以从研究太阳得出,恒星研究的某些结果也可以用来了解太阳的某些性质。

红巨星与红超巨星 当恒星中心区的氢消耗殆尽形成由氦构成的核球之后,氢聚变的热核反应就无法在中心区继续。

这时引力重压没有辐射压来平衡,星体中心区就要被压缩,温度会急剧上升。

中心氦核球温度升高后使紧贴它的那一层氢氦混合气体受热达到引发氢聚变的温度,热核反应重新开始。

如此氦球逐渐增大,氢燃烧层也跟着向外扩展,使星体外层物质受热膨胀起来向红巨星或红超巨星转化。

转化期间,氢燃烧层产生的能量可能比主序星时期还要多,但星体表面温度不仅不升高反而会下降。

其原因在于:外层膨胀后受到的内聚引力减小,即使温度降低,其膨胀压力仍然可抗衡或超过引力,此时星体半径和表面积增大的程度超过产能率的增长,因此总光度虽可能增长,表面温度却会下降。

质量高于4倍太阳质量的大恒星在氦核外重新引发氢聚变时,核外放出来的能量未明显增加,但半径却增大了好多倍,因此表面温度由几万开降到三、四千开,成为红超巨星。

质量低于4倍太阳质量的中小恒星进入红巨星阶段时表面温度下降,光度却急剧增加,这是因为它们外层膨胀所耗费的能量较少而产能较多。

预计太阳在红巨星阶段将大约停留10亿年时间,光度将升高到今天的好几十倍。

到那时侯,地面的温度将升高到今天的两三倍,北温带夏季最高温度将接近100℃。

大质量恒星的死亡 大质量恒星经过一系列核反应后,形成重元素在内、轻元素在外的洋葱状结构,其核心主要由铁核构成。

此后的核反应无法提供恒星的能源,铁核开始向内坍塌,而外层星体则被炸裂向外抛射。

爆发时光度可能突增到太阳光度的上百亿倍,甚至达到整个银河系的总光度,这种爆发叫做超新星爆发。

超新星爆发后,恒星的外层解体为向外膨胀的星云,中心遗留一颗高密天体。

金牛座里著名的蟹状星云就是公元1054年超新星爆发的遗迹。

超新星爆发的时间虽短不及1秒,瞬时温度却高达万亿K,其影响更是巨大。

超新星爆发对于星际物质的化学成分有关键影响,这些物质又是建造下一代恒星的原材料。

超新星爆发时,爆发与坍塌同时进行,坍塌作用使核心处的物质压缩得更为密实。

理论分析证明,电子简并态不足以抗住大坍塌和大爆炸的异常高压,处在这么巨大压力下的物质,电子都被挤压到与质子结合成为中子简并态,密度达到10亿吨/立方厘米。

由这种物质构成的天体叫做中子星。

一颗与太阳质量相同的中子星半径只有大约10千米。

从理论上推算,中子星也有质量上限,最大不能超过大约3倍太阳质量。

如果在超新星爆发后核心剩余物质还超过大约3倍太阳质量,中子简并态也抗不住所受的压力,只能继续坍缩下去。

最后这团物质收缩到很小的时候,在它附近的引力就大到足以使运动最快的光子也无法摆脱它的束缚。

因为光速是现知任何物质运动速度的极限,连光子都无法摆脱的天体必然能束缚住任何物质,所以这个天体不可能向外界发出任何信息,而且外界对它探测所用的任何媒介包括光子在内,一贴近它就不可避免地被它吸进去。

它本身不发光并吞下包括辐射在内的一切物质,就象一个漆黑的无底洞,所以这种特殊的天体就被称为黑洞。

黑洞有很多奇特的性质,对黑洞的研究在当代天文学及物理学中有重大的意义。

科学家发现,在木星和土星的表面散放出来的能量比它们所吸收的能量要多,这就意味着木星和土星也可以发光,只是它们发出的是远红外线而不是可见光而已。

当然还需自己了解,如想知道得更详细的话请你看一下有关书籍!采纳我吧!^_^^_^

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