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【凌晨科普】第二帖:恒星的一生 & H-R图像

只看楼主收藏回复

Q:为什么是【凌晨】科普呢?
A:因为楼主人现在在美帝,时间是凌晨三点多,东西写完睡觉。
Q:【第二帖】?
A:是的!为了普shui及shui知jing识yan,楼主每个周末发一个帖子,科普一个天文主题,这是第二次
第一个帖子的链接:http://tieba.baidu.com/p/4841430986?pn=1
楼主在美国读的大学,专业是物理,minor是天文,科普的这些都是大学里天文课学过的,所以应该不会有什么错的地方。
(PS:除了个别术语,因为我学的时候都是英文术语,翻译的时候可能不恰当,请多见谅)


IP属地:上海1楼2016-11-05 14:15回复
    自古二楼自己抢


    IP属地:上海2楼2016-11-05 14:17
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      科学家对恒星的研究由来已久,不同的观点也众说纷纭。
      在这个帖子里,我提到的理论与数据是【大多数】科学家认可的,来自维基百科,天文课教材等等。
      首先由于数据在不同的测量中都有偏差,各个时间各个科学界的说法不一,我采取我看到的最widely accepted的数值。因此如果有吧友对某些数值有异议,不辩。
      我首先解释我们的太阳在其一生中各个阶段的情况及其原因,比较详细。
      各位准备好了吗


      IP属地:上海3楼2016-11-05 14:23
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        是真的没人看呀,一个回复都没有


        IP属地:上海4楼2016-11-05 14:25
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          有人◐▂◐


          IP属地:湖南来自Android客户端5楼2016-11-05 14:28
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            支持楼主,很有帮助


            IP属地:广东来自手机贴吧6楼2016-11-05 14:31
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              太阳,我们地球的恒星爸爸,直径 1392000 千米,质量 1.9x10^30 千克(占太阳系总质量的99.8%),光度(功率)3.9x10^26 瓦,在最初,只是一团被超新星爆炸甩出的气体罢了,其依据是太阳的元素构成(通过光谱的吸收线找出)(一颗超新星爆炸甩出的物质可以诞生数十个太阳一样的恒星,后面会说)。
              这一大团气体主要由氢构成,也包含了一部分的氦,碳,氧和金属。气压与温度支持着气体的体积,但是当气体团的【大概半径】(因为还不是球体,所以只是大概)超过Jeans length(实在找不到对应翻译)时,一点点的外界干扰都会使这团气体【坍缩】,体积变小。但是由于角动量守恒,这团气体的形状慢慢变成了【中间厚,边缘薄】的盘状。后来中间厚的部分就成为了太阳,而边缘薄的就变成了太阳系的行星,小行星,彗星之类,如下图:


              IP属地:上海7楼2016-11-05 14:56
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                哇 前排 好激动


                来自Android客户端8楼2016-11-05 15:03
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                  组成太阳的那团气体持续【坍缩】,直到达到足够的密度(事实上太阳虽然由气体(等离子态)构成,但是被自身质量压缩得密度比水还大,超过地球密度的四分之一),也达到了足够的温度,于是在其核心开始发生【氢聚变】。氢元素聚合产生氦元素和能量,而能量大多以光和热的形式,由太阳核心传递到了太阳表层,再由太阳表层传递到宇宙中,到地球和太阳系,乃至太阳外的其他星体。
                  值得注意的是,即使在核聚变里,能量也不会凭空产生,这些能量的产生是以质量减小为代价的所以太阳质量确实在减少,不过减少的有限。绝大部分的质量都由氢变成了氦,很小一部分质量消失并转化为了能量。


                  IP属地:上海9楼2016-11-05 15:17
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                    以核心发生氢聚变为能量产生方式的恒星是【主序星】,是恒星一生中持续时间最长的状态。太阳已经在主序星这个阶段燃烧了五十亿年,并将继续在主序星阶段呆五十亿年,保持着有趣的平衡:加速氢聚变→升温→膨胀→压力减小→降温→减速核聚变……
                    直到太阳核心的氢全部耗尽,平衡就此打破,太阳开始把核心之外(外层到表层)的氢元素进行核聚变,把形成的氦元素堆到恒星核心。恒心核心因此质量增加而升温,加速外层氢聚变并膨胀,恒星表层反而降温。这是太阳变成红巨星前的前戏


                    IP属地:上海10楼2016-11-05 15:31
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                      最后太阳中心就全是氦,又热得不行,压力还非常大(靠电子简并压苦苦支撑)。
                      高温高压超过了一个临界点,于是发生了【氦闪】(helium flash)
                      太阳中心发生氦聚变,把氦元素聚合成碳元素,并施放大量能量。
                      这导致太阳哇哇地膨胀,终于变成了红巨星
                      以下是太阳,地球和它未来变成的红巨星的对比:

                      科学家对太阳的红巨星阶段有诸多猜测,有些科学家认为太阳会大到吞没地球,有些甚至认为红巨星太阳可以大到达到木星轨道


                      IP属地:上海11楼2016-11-05 15:42
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                        顶一下


                        IP属地:安徽12楼2016-11-05 15:49
                        收起回复
                          很快,太阳把它中心的氦元素都耗尽了,开始把它外层的氦元素也开始核聚变成碳……
                          但这次玩脱了……太阳表层膨胀的太大以至于挣脱了引力的控制,外层气体都散逸掉了,变成了星云。
                          于是,太阳爸爸就卒了变成了一个星云,中心是一颗白矮星,是原来太阳的核心。、
                          下图是科学家拍到的另一个类似太阳的恒星尸体——环状星云,其中心的亮点就是白矮星。


                          IP属地:上海13楼2016-11-05 15:52
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                            0.1倍太阳质量到8倍太阳质量的恒星,或者说核心质量是太阳核心1.4倍以下的恒星,最后都会形成白矮星。太阳的白矮星是碳质的,质量稍小于太阳的恒星不会引发氦聚变成碳,有可能形成氦质的白矮星。
                            但不管怎样,白矮星密度非常大,达到每立方厘米1吨左右,是水的一百万倍,而且体积和地球差不多,还挺亮的。它发的光并不是源自核聚变,而只是因为它很热,而产生的【黑体辐射】(blackbody radiation),跟铁烧了会烧红发光一个原理。


                            IP属地:上海14楼2016-11-05 16:05
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                              白矮星会慢慢散去热量,不再发光发热,并最后成为一个黑矮星,一个漂浮在宇宙里的高密度星体。
                              而褐矮星(棕矮星)则是另一回事。褐矮星不是恒星的尸体,因为它根本就没成为过恒星!
                              褐矮星是质量小于0.1倍(一说0.077倍)太阳质量的星体(注意是质量不是体积!有些褐矮星比木星重得多,体积反而还小!)。它们的质量远大于任何行星,但又不够形成氢聚变,从一开始就没有变成恒星。由于黯淡,观测或者采集数据的难度相当大。


                              IP属地:上海15楼2016-11-05 16:15
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