《恒星演化》PPT课件

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1、恒星演化Jan2大年初五上塔塔加寒輔有二次校內冬季夜間觀測寒輔之中天文台施工KTO的觀測課程恆星的形成恆星的誕生(新生與嬰兒期)主序帶恆星的演化(青年與壯年期)後主序帶恆星的演化(老年期)恆星的歸宿(死亡)演化過程分子雲↓2000K原恆星→（小質量）→棕矮星X↓（大質量）↓主序星↓紅巨星→（大質量）→超新星爆發→（大質量）→黑洞↓↓↑（小質量）（小質量）→中子星→（大質量）↓白矮星→紅矮星→黑矮星星蛋而恆星的誕生是始於太空中偶然的氣體漩渦。他會比周圍的氣體密度要大，恆星形成於太空中的星雲和塵雲中。其重力依次吸引附近的氣體，從而形

2、成一個氣體球─<星蛋>。氣體球又由於自身的重力而收縮。在收縮的氣體球內部，壓力和溫度漸升高。這種溫度足以發生核融合反應，亦即氫融合成氦，在這個過程，可釋放出大量能量，並以熱和光的形式發出，至此:<恆星就形成了!>重力輻射壓力星際間的氣體和塵埃，主要由稀薄的氫和氦組成(~1顆粒子/cc)，中間有一些密度較高的星雲。質量大的星星會在極短的時間內度過它的一生，並多以激烈的大爆炸做為結束。演化過程為：星球誕生，並快速成長。在主序帶上停留數十億年。膨脹成為紅巨星。爆炸時成為超新星。爆炸完後收縮成為中子星。質量大的星球演化●比太陽重得

3、多的恆星，繼續進行核反應至中心融合成鐵才停止，由於重力太大又無法再產生核能，恆星乃急速收縮，此時部分能量會反彈將外層炸掉，爆炸時光度劇增，成為極亮的超新星，爆炸後之中心殘骸繼續崩潰收縮形成中子星質量小的星星卻可以有長達一百億年的壽命，最後則是靜悄悄的死去。雲氣收縮，星球誕生。在主序帶上停留數百億年。外層膨脹成為紅巨星。質量小無法產生能量，因此冷卻成為白矮星。質量小的星球演化後主序星帶恆星的演化(老年期)由於氫燃料的消耗，恆星中心氫核全部轉化成氦，中心以外的區域由於溫度的增高又開始氫核聚變反應，並且核反應向外層轉移，造成外層膨

4、脹，使得體積增大變成又大又紅的紅巨星。老恆星的特點不穩定，先是有由體積膨脹收縮引起的大小、亮度的周期性變化(造父變星)；有爆發，行星狀星雲即是由老年恆星爆發拋射出來的物質所形成的。恆星的老年期比較短，由於能量的消耗，內部的壓力降低，失去與引力制衡，收縮甚至坍縮現象。M100的造父變星恆星的歸宿(死亡)質量不同的恆星，末期的結果也各不相同，質量較小的恆星經過較平靜的收縮過程，變成白矮星。質量大的恆星滅亡過程較激烈。由於質量大，引力大，收縮更猛烈，甚至引起爆炸，可能變成密度極高的中子星或者是密度更高的黑洞。紅巨星熱力與重力的抗爭紅

5、巨星的終結會因質量的不同而有不同的結果：質量為太陽三倍以下，會形成白矮星。質量為太陽三倍以上，則形成超新星。熱力與重力的抗爭紅巨星乃恆星的老年狀態，恆星內部的核融合將氫結合成氦、氦合成碳、碳合成氧......直至產生鐵後，便不能再進行核融合。核融合變少，恆星溫度下降，使恆星收縮。收縮後，又因收縮產生熱力，恆星再次膨脹。恆星就如此落入重力與熱力的競爭中。後期因鐵核增大，膨脹收縮的幅度上升，形成稱為變星的光度脈衝星體。紅巨星‘它’為什麼稱為紅巨星呢?當一星球，進入「碳氮氧循環」核能反應的變星階段。此時星球的外觀充滿著‘快速擴散’的氣

6、體，也因此而降低了溫度，呈現「紅色」的低溫特徵，如此巨大呈現泛紅的星體被稱之為:「紅巨星」星球外層氣體會膨脹而成:紅巨星白矮星白矮星為小質量恆星的死亡方式。在紅巨星階段，氣體層散發後，剩下的散發淡光的鐵核，這就是白矮星。白矮星溫度很高，質量也大，一立方厘米約為十個人的質量，大小如同地球。白矮星最後會因能量散失(主要是光)而變為暗淡無光的黑矮星。超新星新星超新星的殘骸超新星為大質量恆星的死亡方式。恆星因鐵核質量週過大，膨脹收縮激烈，鐵核因重力使質子與電子結合，形成中子核和放出微中子。氣體層收縮，衝擊核心造成向外的衝擊波，氣體層爆發

7、，造成超新星。超新星雖是一個恆星的死亡，但同時造就很多恆星的誕生。超新星造成的向外衝擊波，使氣體雲壓縮，形成原始星。中子星中子星是超新星爆炸後遺留的恆星核心，由中子構成，密度為水的10^14(10的14次方)倍，僅一立方厘米的質量就足有全球人類那麼重，大小僅為三十公里。中子星的兩個強大磁極，帶動四周帶電粒子運行，放出電波。亦因自轉軸與磁極不平行，電波因而呈圓周放射。地球便接收到一連串脈訊號，因此中子星亦稱為脈沖星。恆星的生命循環赫羅圖赫羅圖也許是天文學最重要的圖，由Hertzsprung﹙丹麥﹚與Russell﹙美國﹚分別發現

8、。如以恆星的表面溫度、發光能力﹙光度﹚與光譜型態為座標作圖，恆星在圖上的分佈可分成數群：Ia﹙亮超巨星﹚&Ib﹙超巨星﹚,II﹙亮巨星﹚,III﹙巨星﹚,IV﹙次巨星﹚,V﹙主序星﹚與白矮星。傳統上橫軸上的溫度是由右向左遞增。右方的縱軸為恆星的絕對星等，亦即恆星