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我們首先來看恒星的一生：
恒星的誕生
在星際空間普遍存在著極其稀薄的物質(zhì)，主要由氣體和塵埃構(gòu)成。它們的溫度約10～100K，密度約10-24～10-23g/cm3，相當(dāng)于1cm3中有1～10個氫原子。星際物質(zhì)在空間的分布并不是均勻的，通常是成塊地出現(xiàn)，形成彌漫的星云。星云里3/4質(zhì)量的物質(zhì)是氫，處于電中性或電離態(tài)，其余約?是氦以及極少數(shù)比氦更重的元素。在星云的某些區(qū)域還存在氣態(tài)化合物分子，如氫分子、一氧化碳分子等。如果星云里包含的物質(zhì)足夠多，那么它在動力學(xué)上就是不穩(wěn)定的。在外界擾動的影響下，星云會向內(nèi)收縮并分裂成較小的團(tuán)塊，經(jīng)過多次的分裂和收縮，逐漸在團(tuán)塊中心形成了致密的核。當(dāng)核區(qū)的溫度升高到氫核聚變反應(yīng)可以進(jìn)行時，一顆新恒星就誕生了。'
主序星
恒星以內(nèi)部氫核聚變?yōu)橹饕茉吹陌l(fā)展階段就是恒星的主序階段。處于主序階段的恒星稱為主序星。主序階段是恒星的青壯年期，恒星在這一階段停留的時間占整個壽命的90%以上。這是一個相對穩(wěn)定的階段，向外膨脹和向內(nèi)收縮的兩種力大致平衡，恒星基本上不收縮也不膨脹。恒星停留在主序階段的時間隨著質(zhì)量的不同而相差很多。質(zhì)量越大，光度越大，能量消耗也越快，停留在主序階段的時間就越短。例如：質(zhì)量等于太陽質(zhì)量的15倍、5倍、1倍、0.2倍的恒星，處于主序階段的時間分別為一千萬年、七千萬年、一百億年和一萬億年。
目前的太陽也是一顆主序星。太陽現(xiàn)在的年齡為46億多年，它的主序階段已過去了約一半的時間，還要50億年才會轉(zhuǎn)到另一個演化階段。與其他恒星相比，太陽的質(zhì)量、溫度和光度都大概居中，是一顆相當(dāng)?shù)湫偷闹餍蛐?。主序星的很多性質(zhì)可以從研究太陽得出，恒星研究的某些結(jié)果也可以用來了解太陽的某些性質(zhì)。
紅巨星與紅超巨星
當(dāng)恒星中心區(qū)的氫消耗殆盡形成由氦構(gòu)成的核球之后，氫聚變的熱核反應(yīng)就無法在中心區(qū)繼續(xù)。這時引力重壓沒有輻射壓來平衡，星體中心區(qū)就要被壓縮，溫度會急劇上升。中心氦核球溫度升高后使緊貼它的那一層氫氦混合氣體受熱達(dá)到引發(fā)氫聚變的溫度，熱核反應(yīng)重新開始。如此氦球逐漸增大，氫燃燒層也跟著向外擴(kuò)展，使星體外層物質(zhì)受熱膨脹起來向紅巨星或紅超巨星轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化期間，氫燃燒層產(chǎn)生的能量可能比主序星時期還要多，但星體表面溫度不僅不升高反而會下降。其原因在于：外層膨脹后受到的內(nèi)聚引力減小，即使溫度降低，其膨脹壓力仍然可抗衡或超過引力，此時星體半徑和表面積增大的程度超過產(chǎn)能率的增長，因此總光度雖可能增長，表面溫度卻會下降。質(zhì)量高于4倍太陽質(zhì)量的大恒星在氦核外重新引發(fā)氫聚變時，核外放出來的能量未明顯增加，但半徑卻增大了好多倍，因此表面溫度由幾萬開降到三、四千開，成為紅超巨星。質(zhì)量低于4倍太陽質(zhì)量的中小恒星進(jìn)入紅巨星階段時表面溫度下降，光度卻急劇增加，這是因為它們外層膨脹所耗費的能量較少而產(chǎn)能較多。
預(yù)計太陽在紅巨星階段將大約停留10億年時間，光度將升高到今天的好幾十倍。到那時候，地面的溫度將升高到今天的兩三倍，北溫帶夏季最高溫度將接近100℃。
大質(zhì)量恒星的死亡
大質(zhì)量恒星經(jīng)過一系列核反應(yīng)后，形成重元素在內(nèi)、輕元素在外的洋蔥狀結(jié)構(gòu)，其核心主要由鐵核構(gòu)成。此后的核反應(yīng)無法提供恒星的能源，鐵核開始向內(nèi)坍塌，而外層星體則被炸裂向外拋射。爆發(fā)時光度可能突增到太陽光度的上百億倍，甚至達(dá)到整個銀河系的總光度，這種爆發(fā)叫做超新星爆發(fā)。超新星爆發(fā)后，恒星的外層解體為向外膨脹的星云，中心遺留一顆高密天體。
金牛座里著名的蟹狀星云就是公元1054年超新星爆發(fā)的遺跡。超新星爆發(fā)的時間雖短不及1秒，瞬時溫度卻高達(dá)萬億K，其影響更是巨大。超新星爆發(fā)對于星際物質(zhì)的化學(xué)成分有關(guān)鍵影響，這些物質(zhì)又是建造下一代恒星的原材料。
超新星爆發(fā)時，爆發(fā)與坍塌同時進(jìn)行，坍塌作用使核心處的物質(zhì)壓縮得更為密實。理論分析證明，電子簡并態(tài)不足以抗住大坍塌和大爆炸的異常高壓，處在這么巨大壓力下的物質(zhì)，電子都被擠壓到與質(zhì)子結(jié)合成為中子簡并態(tài)，密度達(dá)到10億噸/立方厘米。由這種物質(zhì)構(gòu)成的天體叫做中子星。一顆與太陽質(zhì)量相同的中子星半徑只有大約10千米。
從理論上推算，中子星也有質(zhì)量上限，最大不能超過大約3倍太陽質(zhì)量。如果在超新星爆發(fā)后核心剩余物質(zhì)還超過大約3倍太陽質(zhì)量，中子簡并態(tài)也抗不住所受的壓力，只能繼續(xù)坍縮下去。最后這團(tuán)物質(zhì)收縮到很小的時候，在它附近的引力就大到足以使運動最快的光子也無法擺脫它的束縛。因為光速是現(xiàn)知任何物質(zhì)運動速度的極限，連光子都無法擺脫的天體必然能束縛住任何物質(zhì)，所以這個天體不可能向外界發(fā)出任何信息，而且外界對它探測所用的任何媒介包括光子在內(nèi)，一貼近它就不可避免地被它吸進(jìn)去。它本身不發(fā)光并吞下包括輻射在內(nèi)的一切物質(zhì)，就象一個漆黑的無底洞，所以這種特殊的天體就被稱為黑洞。黑洞有很多奇特的性質(zhì)，對黑洞的研究在當(dāng)代天文學(xué)及物理學(xué)中有重大的意義。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在木星和土星的表面散放出來的能量比它們所吸收的能量要多，這就意味著木星和土星也可以發(fā)光，只是它們發(fā)出的是遠(yuǎn)紅外線而不是可見光而已。
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