千億個太陽Ch7演化后期的恒星

1、千億個太陽Ch7演化後期的恆星 91.11.25 義昞中微子致冷，殼層源的閃耀1. 當(dāng)恆星中心溫度高到一億度，將產(chǎn)生中微子與反中微子。隨著它們逃離到宇宙帶走能量，使恆星中心冷卻阻礙或延緩碳融合的進(jìn)行。最後碳融合終於發(fā)生卻是以爆炸的形式呈現(xiàn)。電子光子中微子反中微子2. 這個階段無法以電腦模擬計(jì)算的原因：後期恆星能量到了以殼層中氫融合與另一殼層中氦融合所提供時，和反應(yīng)速率並不均勻，產(chǎn)能突然變大，幾百年的時間又下降。有時完全由氫融合提供，有時完全由氦融合提供。在個別殼層中又有可能出現(xiàn)對流，將部份物質(zhì)混合。細(xì)節(jié)之多，在恆星這階段的一百年中也許要計(jì)算一百個模型計(jì)算宣告失敗。3. 就算是上述問題解決了，接

2、下來融合所產(chǎn)生的物質(zhì)卻不確定，可能是鎂、氧、氖或鈉.電腦模擬計(jì)算恆星模型的工作到此結(jié)束，以下純屬猜測(藉由直接觀測的證據(jù))。紅巨星中的白矮星1. 此類恆星後期不斷收縮，氫耗盡後與氦耗盡後密度急遽增大。當(dāng)恆星還是主序星時中心密度比水的十分之一還小，但氦耗盡後密度已達(dá)水的10,000,000倍(10噸/cm2)。只有白矮星密度才這麼大。2. 此類恆星演化後期，中心有一個白矮星大小的核，總值量約為1M，但外層被質(zhì)量約為6M的氣體外殼所包圍。紅巨星與超紅巨星都有一個高密度的核。太陽更遙遠(yuǎn)的未來1. 當(dāng)類太陽恆星位於赫羅圖右上方，它中心氫已耗盡，出現(xiàn)一個氦核，外圍還有氫殼，氫殼融合不斷吞食外部，此時它已

3、成為紅巨星。2. 1967年托馬斯的計(jì)算：氦核表面的氫變?yōu)楹?，氦核不斷增加質(zhì)量，中心密度和質(zhì)量上升，接下來產(chǎn)生的中微子對，使中心降溫，恆星中心點(diǎn)的溫度低於氦核中其它區(qū)域的溫度氦融合在核中最高溫區(qū)產(chǎn)生，進(jìn)行猛烈，這就是氦閃耀。但是在太陽外部這樣的變化卻不明顯，氦閃耀約進(jìn)行200年，然後恢復(fù)平穩(wěn)的融合反應(yīng)。3. (圖2-9)球狀星團(tuán)水平分支上的星氦融合已經(jīng)開始，但計(jì)算透露氦閃開始的恆星卻仍停在紅巨星區(qū)，那水平分支如何來的呢？福爾克納提出解決此問題的想法：類太陽恆星在氦融合時期，人為去掉含氫外層的一部分質(zhì)量再計(jì)算，這顆恆星將不再位於赫羅圖的右上方，而是靠近水平分支附近。這也許就是太陽的未來：紅巨星階

4、段它損失了很多物質(zhì)，然後長時間留在水平分支上？太陽將質(zhì)量集中在白矮核內(nèi)，最後某一階段將外殼全拋出去，然後變成一顆白矮星。阿皮阿努斯(16世紀(jì)人士)、比爾曼(作者職務(wù)前任者)和彗星1. 16世紀(jì)阿皮阿努斯就發(fā)現(xiàn)彗星有一條背向太陽的尾巴；上世紀(jì)人們一直有一個想法：必定存在一種和重力相反的力量，它將物質(zhì)推離太陽方向。具有這種作用唯一已知的力是太陽的輻射壓。2. 1943年武爾姆指出輻射壓太弱無法解釋彗星尾巴巨大的飛離速度。3. 1950年比爾曼認(rèn)為可能存在一個來自太陽穿過太陽系的粒子流，它能將彗星蒸發(fā)出來的分子帶走。他預(yù)言太陽存在上存在一個與爆發(fā)無關(guān)的、由帶電粒子組成的永恆的風(fēng)。目前太陽風(fēng)已由人造衛(wèi)

5、星證實(shí)，且能計(jì)測定它的強(qiáng)度和方向。4. 太陽不斷損失質(zhì)量的，我們假定恆星質(zhì)量不變的計(jì)算都錯了嗎？太陽每年將10萬億噸的物質(zhì)化為太陽風(fēng)吹出，但在太陽演化的幾十億年中這只減少了它質(zhì)量中不值得一提的一小部份。演化後期恆星丟失物質(zhì)1. 太陽風(fēng)損失質(zhì)量，演化後期恆星損失更多質(zhì)量。有些恆星質(zhì)量的損失大於太陽的1000萬倍。很多狀況下恆星物質(zhì)的損失十分嚴(yán)重，致使恆星在一億年中能將總質(zhì)量的相當(dāng)部份都推向宇宙。剛離開主序星的大質(zhì)量熱星，星風(fēng)速率特別強(qiáng)，速度可達(dá)2,0003,000km/sec。但這並不意味我們所知的恆星演化模型需要修正，對於類太陽恆星而言，只有當(dāng)它變成紅巨星時，才會有一些質(zhì)量損失，這正可以解釋球

6、狀星團(tuán)的水平分支。2. 實(shí)例：鯨魚座的蒭藁增二。1596年法布里修斯發(fā)現(xiàn)它偶然以肉眼看到，然後又長時間看不到。目前已知它的亮度週期約為11個月，亮度變化可達(dá)600倍，它是一顆紅巨星，亮度變化機(jī)制不同於造父變星。介紹了半天其實(shí)我們不是要研究蒭藁增二，而是要討論它的伴星。當(dāng)蒭藁增二在亮度極小期時，可以看到它有一顆白矮星伴星，繞主星週期為261年。沃納發(fā)現(xiàn)此伴星光度會跳動(一般的都不會)，他認(rèn)為伴星的引力會將一部分由蒭藁增二吹出的質(zhì)量吸入，這些質(zhì)量以很高的速度撞擊白矮星的表面，並和表面碰撞發(fā)出熱量。由於到達(dá)表面的物質(zhì)不規(guī)律，使觀測亮度出現(xiàn)跳動現(xiàn)象。重點(diǎn)是蒭藁增二不需要有十分巨大質(zhì)量損失就能解釋伴星的

7、亮度變化，而這些質(zhì)量對蒭藁增二的演化也無多大影響。白矮星露面1. 行星狀星雲(yún)中央熱星照亮周圍氣體，外殼膨脹速度約5km/sec，外殼發(fā)亮的雲(yún)狀物質(zhì)質(zhì)量約為太陽質(zhì)量的1020%。中央恆星溫度高、體積小，是一顆白矮星。這似乎就是紅巨星將它外殼吹出後的結(jié)果，只是不知道是什麼機(jī)制將物質(zhì)推出去。也許存在恆星以爆炸方式將外殼去掉的方法。仙女座星系中的哈特維希星(第一顆超新星的發(fā)現(xiàn))1. 1885年8月31日哈特維希發(fā)現(xiàn)在仙女座星雲(yún)(1939年才知道它是星系)中最亮處有一顆幾乎可以肉眼觀測的亮星，而這地方以前是沒有這顆星的。2. 200萬年前發(fā)出的光還能亮到以肉眼觀測，估計(jì)它發(fā)出的光比太陽亮100億倍。哈特

8、維希發(fā)現(xiàn)的是從沒有看過的大爆發(fā)，比新星現(xiàn)象還亮的多，現(xiàn)在我們稱它為超新星。3. 哈特維希幾乎是天文學(xué)界的巨人，曾提攜許多後進(jìn)，在天文學(xué)界都各自撐起一片天，包括皮爾曼、黑克曼、史瓦西、西登普托夫的老師(領(lǐng)導(dǎo)哥根廷天文臺)，及霍夫邁斯特(松納貝爾天文臺的建造者).還有需多貢獻(xiàn)云云。4. 仙女座有超新星，那我們的銀河系也有嗎？1572年第谷在仙后座觀測到一顆、1604年刻卜勒在蛇夫座觀測到一顆、現(xiàn)在在金牛座還能看到一顆超新星爆炸的遺跡。蟹狀星雲(yún)和中國日本的超新星1. 金牛座中有一小小的星雲(yún)，由瀰漫的氣體物質(zhì)組成，而不是單顆的恆星，氣體以很快的速度飛離約達(dá)每秒幾千公里。由星雲(yún)的大小和氣體飛離速度推算它大約在西元1000年左右爆炸。1054年中國和日本都有記載。直到1968年我們才知道，一次超新星爆炸後除了發(fā)亮的氣體雲(yún)和宇宙線，還有另一種天體被遺留下來，下章將介紹超新星爆炸後遺留的物質(zhì)。物質(zhì)脫離恆星後的命運(yùn)1. 銀河系中恆星和恆星之間存在著氣體物質(zhì)和塵埃，有些是宇宙形成一開始就存在的，恆星演化末期又將物質(zhì)送還到宇宙中和星際物質(zhì)混在一起。第12章將介紹新恆星的形成。2. 演化後期的恆星星風(fēng)中，通過凝聚可形