作业帮恒星末期演化形成白矮星的具体机制由主序星末期渐渐变为红巨星再到白矮星的过程
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/24 19:47:04
恒星末期演化形成白矮星的具体机制由主序星末期渐渐变为红巨星再到白矮星的过程
恒星末期演化形成白矮星的具体机制
由主序星末期渐渐变为红巨星再到白矮星的过程
恒星末期演化形成白矮星的具体机制由主序星末期渐渐变为红巨星再到白矮星的过程
白矮星只有太阳这类中等质量恒星才能形成,质量太小或者太大的恒星都不会形成白矮星.
以太阳为例,主序星阶段的太阳的内核每秒都会消耗6亿多吨氢燃料,按照这样的速度,太阳上的氢能源将在50亿年以后燃烧殆尽.根据太阳的结构得知,太阳只有内核区域发生核聚变反应,而其它区域的氢物质只提供引力作用,不发生核聚变反应.
氢聚变要求大约1000多万度的高温,也就是太阳内核的温度.而氢聚变的产物：氦气要想聚变,需要达到大约7000万度左右,因此太阳内核中的氦现在并不发生核聚变反应,只是沉积在太阳的内核深处等待时机.
当太阳内核的氢能源逐渐耗尽时,核聚变反应的速度也开始放慢.引力逐渐占据上风,核聚变反应的支撑力逐渐减小,挤压恒星的引力逐渐凸显.内核中的氦层受到挤压逐渐升温,当内核中的氢燃烧殆尽时,由于外层氢层通过对流向内核补充氢燃料的过程太过缓慢,无法维持每秒6亿吨氢燃料的燃烧需求.失去了核聚变能量支撑力后,恒星的整体结构在引力作用下迅速塌缩.
氦核受到塌缩时的剧烈挤压并不断升温,直至达到7000万度以上时,氦核中的氦元素会猛然点火,发生剧烈的核聚变,被称为氦闪燃.氦聚变的反应速率十分剧烈,当太阳进入氦聚变阶段时,每秒会燃烧数十亿吨氦燃料.
高速的燃烧速率使得太阳的内核从7000万度飙升至1亿多度.同时氦核的升温,使得原本贴近氦核处,不发生核聚变的外氢层也开始发生核聚变.太阳本身也是个气体星球,气体在受热时会膨胀.因此我们的太阳因为受到氦聚变和氢聚变同时进行时释放的巨大能量,体积会膨胀100万倍以上,成为一颗红巨星.
当太阳进入红巨星阶段时,氦核就会不断将氦元素聚变成碳.聚变出来的碳元素逐渐沉积在内核最深处,成为了白矮星的雏形,其实在红巨星瓦解之前,白矮星就已经在内核中形成了.
随着氦聚变的持续反应,太阳因为受到了来自内核极大的能量喷发而无休止的膨胀.它的外层会一直膨胀下去,直到自身的外层结构完全瓦解.当氦核中的氦燃料也燃烧殆尽时,大量的碳元素堆积在核心,形成碳核.
此时核聚变再次熄灭,太阳核心的整体结构会再次塌缩,碳核的温度会因此升高到数亿度以上.但由于太阳自身的引力塌缩无法引发比氦元素更重的碳元素的核聚变,所以碳核只有忍受持续的塌缩.最终成为一个体积只有地球大小,但密度比地球大100万倍的白矮星.
当红巨星的外层完全瓦解时,这个白矮星的内核就得意显露出来了.此时这颗恒星就已经死亡了,它所残留的就是一颗炽热、浓缩的内核：白矮星.白矮星保存着恒星死亡时残留的数亿度的能量,可以再持续发光数十亿年,但自身不再产生能量.当白矮星的余热完全散尽时,它就会冷却成一颗冰冷、不发光的黑矮星.
恒星是靠核聚变释放能量，在末期能量将尽，大质量物质逐渐生成，在自身引力作用下不断塌缩，从而形成一个高密度的星球——白矮星