恒星的历史不同恒星的演化过程及最终结果

目录导航：

恒星的历史
不同恒星的演化过程及最终结果
恒星能演变成黑洞吗
恒星发现原理

恒星的历史

恒星演化是恒星在生命过程中所经历急遽变化的序列。恒星依据质量，一生的范围从质量最大的恒星只有几百万年，到质量最小的恒星比宇宙年龄还要长的数兆亿年。所有的恒星都从通常被称为星云或分子云的气体和尘埃坍缩中诞生。在几百万年的过程中，原恒星达到平衡的状态，安顿下来成为所谓的主序星。恒星大部分的生命期都在以核聚变产生能量的状态。

最初，主序星在核心将氢融合成氦来产生能量，然后，氦原子核在核心中占了优势。像太阳这样的恒星会从核心开始以一层一层的球壳将氢融合成氦。这个过程会使恒星的大小逐渐增加，通过次巨星的阶段，直到达到红巨星的状态。质量不少于太阳一半的恒星也可以经由将核心的氢融合成氦来产生能量，质量更重的恒星可以依序以同心圆产生质量更重的元素。

不同恒星的演化过程及最终结果

恒星最终演化的结果：

质量小的恒星形成行星状星云，之后成为白矮星，最后演化成黑矮星；

质量大的恒星经过新星爆发或超新星爆发，质量较大的形成中子星，质量很大的形成黑洞。

恒星演化是恒星在生命过程中所经历急遽变化的序列。恒星依据质量，一生的范围从质量最大的恒星只有几百万年，到质量最小的恒星比宇宙年龄还要长的数兆亿年。

所有的恒星都从通常被称为星云或分子云的气体和尘埃坍缩中诞生。在几百万年的过程中，原恒星达到平衡的状态，安顿下来成为所谓的主序星。恒星大部分的生命期都在以核聚变产生能量的状态。

像太阳这样的恒星用尽了核心的燃料之后，其核心会塌缩成为致密的白矮星，并且外层会被驱离成为行星状星云。质量大约是太阳的10倍或更重的恒星，在它缺乏活力的铁核塌缩成为密度非常高的中子星或黑洞时会爆炸成为超新星。虽然宇宙的年龄还不足以让质量最低的红矮星演化到它们生命的尾端，恒星模型认为它们在耗尽核心的氢燃料前会逐渐变亮和变热，然后成为低质量的白矮星。

恒星的变化非常缓慢，甚至数个世纪之久也检测不出任何变化，所以单独观察一颗恒星无法研究恒星如何演化。

是由恒星的质量决定的。较小质量的恒星，如太阳，经历主序阶段红巨星阶段和白矮星阶段。

在主序阶段，恒星通过核聚变将氢转化为氦，释放出能量。当恒星的核心耗尽氢时，它会膨胀成为红巨星，最后将外层物质抛射出去形成行星状星云，留下一个热而稀薄的白矮星核心。

较大质量的恒星，如超新星，经历主序阶段红超巨星阶段和超新星爆发阶段。在超新星爆发后，留下一个中子星或黑洞。这些结果是基于恒星的质量和核聚变过程的物理原理得出的。

恒星能演变成黑洞吗

不是所有的恒星都能演变成黑洞的，只有质量大到一定程度的恒星最终才能够演化成黑洞。恒星的演化要从巨分子云开始，在巨分子云环绕星系旋转的时候，就有可能造成引力坍塌，坍塌过程中巨分子云会不断分解为更小的碎片，当质量大到一定程度的，里面的温度和压力就足以引发核聚变反应，而质量小于0.08倍太阳质量的将会形成褐矮星。

当恒星质量是0.08-0.5倍太阳质量的时候

这类恒星的寿命非常长，像在比邻星的红矮星寿命可达千亿年，这类恒星在氢耗尽之后不会再进行氦的聚变，在核反应停止以后，红矮星会逐渐暗淡下去。

当恒星质量是0.5-8倍太阳质量的时候

这类恒星的命运跟我们太阳的命运一样，在消耗完核心中的氢时候，核心的核反应会停止，这时候恒星失去了抵抗重力所需的能量，外壳开始坍塌，核心的温度和压强会继续上升，当温度和压强达到一定的时候，聚会引发氦的聚变，氦的聚变对于温度变化非常敏感，温度的波动会使外壳获得足够动能而脱离恒星，最后中心会形成一个小而密的白矮星。

当恒星质量为8-30倍太阳质量的时候

这类恒星在消耗完核心内的氢、氦和碳之后，当聚变为铁元素的时候，无法获得足够的能量，这时候失去抵抗重力所需的能量会使外围物质快速向核心坠落，继而引发超新星爆发形成一颗中子星，在中子星内，已经没有了完整的的原子结构，原子核中的质子和电子挤在一起形成中子，最后中子都挤在一起，形成中子星。

当恒星质量为30倍以上的太阳质量

这类恒星的命运最终将会形成一颗黑洞，黑洞的产生跟中子星相似，当恒星灭亡的时候，核心在自身重力下坍塌，发生超新星爆发，当所有的物质都变成中子的收缩过程立即停止，被压缩成一个致密的天体。但是，在黑洞情况下，这种情况会一直进行下去，中子在这种压力下会被碾为粉末，剩下一个引力大到无法想象的黑洞。

不，变成黑洞的至少要超出太阳质量的10倍以上，才有可能形成黑洞。黑洞就是中心的一个密度无限大、时空曲率无限高、体积无限小的奇点和周围一部分空空如也的天区，这个天区范围之内不可见。依据阿尔伯特-爱因斯坦的相对论，当一颗垂死恒星崩溃，它将聚集成一点，这里将成为黑洞，吞噬邻近宇宙区域的光线和任何物质。黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程；某一个恒星在准备灭亡，核心在自身重力的作用下迅速地收缩，塌陷，发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止，被压缩成一个密实的星体，同时也压缩了内部的空间和时间。但在黑洞情况下，由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去，中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。由于高质量而产生的力量，使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。黑洞开始吞噬恒星的外壳，但黑洞并不能吞噬如此多的物质，黑洞会释放一部分物质，射出两道纯能量——γ射线。也可以简单理解：通常恒星的最初只含氢元素，恒星内部的氢原子时刻相互碰撞，发生聚变。由于恒星质量很大，聚变产生的能量与黑洞恒星万有引力抗衡，以维持恒星结构的稳定。由于聚变，氢原子内部结构最终发生改变，破裂并组成新的元素——氦元素，接着，氦原子也参与聚变，改变结构，生成锂元素。如此类推，按照元素周期表的顺序，会依次有铍元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成，直至铁元素生成，该恒星便会坍塌。这是由于铁元素相当稳定，参与聚变时不释放能量，而铁元素存在于恒星内部，导致恒星内部不具有足够的能量与质量巨大的恒星的万有引力抗衡，从而引发恒星坍塌，最终形成黑洞。说它“黑”，是因为它的密度无穷大，从而产生的引力使得它周围的光都无法逃逸。跟中子星一样，黑洞也是由质量大于太阳质量好几倍以上的恒星演化而来的。黑洞当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料（氢），由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直到最后形成体积接近无限小、密度几乎无限大的星体。而当它的半径一旦收缩到一定程度（一定小于史瓦西半径），质量导致的时空扭曲就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”就诞生了。

恒星发现原理

天上的星星是从哪里来的？它们是由什么东西组成，又是怎样形成的？英国天文学家曾经这样形容这个问题，他说：“想了解恒星起源和演化的天文学家，就像在森林中的一个人，他仅在森林中呆上一小时便想推测出一棵树木整个一生的历史。”的确，人类的全部文明史才不过数千年，比起恒星漫长的生命史只不过是短暂的一瞬间。不过近百年来，由于科学技术的迅猛发展，经过几代天文学家的刻苦钻研，基本弄清了恒星是怎样起源的。

恒星是引力收缩形成的

早在1692年，英国科学家牛顿就提出一个猜想，天上的星星是由充斥在宇宙空间中的弥漫稀薄物质通过引力收缩过程而形成。限于当时的科学水平，牛顿的这一推测并未得到深入的研究和证实。直到1901年，英国数学家和天文学家金斯(1877～1946年)才对牛顿的猜想做了深入的科学论证。金斯是当时著名的科学家，他才学出众，在剑桥大学数学班上名列第二。金斯把数学应用到天文学上取得了丰硕的成果，他证明质量很大的均匀气体——星云，发生某种扰动会导致引力收缩。