天文科普:宇宙上的恒星是怎么誕生的

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晴朗的夜空,繁星點點,美麗的星空可謂是大自然最杰出的作品之一,千百年來,我們就對星空著迷。下面是分享的天文科普:宇宙上的恒星是怎么誕生的。歡迎閱讀參考!
    【宇宙中的恒星是怎么樣誕生的】
    每一顆恒星其實都誕生于一個恒星集群之中,周圍簇擁著日后會漸行漸遠的、年齡相仿的兄弟姐妹。天文學(xué)家之所以知道這一點,是因為這樣的“恒星育嬰室”至今仍有一些存在,它們被稱為星團。
    獵戶星云的星團也許是其中最著名的:在哈勃望遠鏡下,獵戶星云星團的恒星在朦朧的塵埃和氣體云中閃閃發(fā)光。在戶外你能看到昴星團:它是金牛座中一片模糊的光斑。星團間差異巨大,有的只是幾十個成員的脆弱聯(lián)盟,而有的則是數(shù)百萬顆恒星的集合。一些星團非常年輕——年齡只有幾百萬年,其些則誕生于宇宙創(chuàng)生初期。在它們之中,我們能找到處于恒星生命周期任意階段的恒星。
    依據(jù)年齡,以及恒星的數(shù)目和密度,星團通??煞譃?種類型。最年輕的恒星集群被稱為內(nèi)埋星團(embeddedcluster),位于濃密的星云中,因而在這種星團中,恒星發(fā)出的可見光完全被遮擋,我們只能看到被恒星加熱的塵埃發(fā)出的紅外輻射,無法辨別這些原始星團的精細結(jié)構(gòu)——這是一個永恒的謎題。
    相比之下,球狀星團(globularcluster)則是最古老、成員最多的恒星集群。球狀星團的年齡可以追溯到宇宙初期,它們可以將多達100萬顆的恒星極為緊密地包裹在一起。這些成熟星團的母星云已經(jīng)消失,其中的恒星清晰可見。然而,即便是最近的球狀星團也與銀河系的銀盤有著相當(dāng)遠的距離,因此天文學(xué)家也難以詳盡地研究它們。于是,為了有可操作性,我把研究目標(biāo)限定在了3類星團上,這3類星團位于銀河系銀盤的平面上,因此觀測。
    科學(xué)家已經(jīng)知道,T星協(xié)中母星云的質(zhì)量要遠大于其中恒星質(zhì)量的總和。我想,這一特征可以解釋,這些星團為什么壽命較短。質(zhì)量決定引力的強度:質(zhì)量越大,引力就越強。因此,如果一個星團中,母星云的質(zhì)量遠大于其成員恒星的總質(zhì)量,那么這個母星云的引力——而非恒星施加在彼此身上的引力——必定會把該星團維系在聚集狀態(tài)。如果這個母星云消散了,恒星就會四散開去。天文學(xué)家認為,是恒星風(fēng)(stellarwind,由恒星表面向外*出的有力氣流)最終吹散了T星協(xié)的母星云,釋放出了先前被束縛在一起的這些恒星。
    銀河系中,另一類容易觀測的恒星集群被稱為OB星協(xié),這個名字來自其中的兩種特別的恒星,即宇宙中最明亮且質(zhì)量的O型和B型恒星。通常來說,OB星協(xié)所含恒星的數(shù)目大約是T星協(xié)的10倍,其中還有少量O型和B型恒星。獵戶星云星團就是一個為人所熟知的例子:它位于約1500光年之外,由4顆大質(zhì)量恒星和約2000顆低質(zhì)量恒星組成,也包括了許多金牛T星。在銀河系中,獵戶星云星團是距離我們較近的區(qū)域里恒星密度的(獵戶星云距離地球約1500光年)。
    【恒星為什么稱為恒星】
    恒星之所以稱為恒星,是因為它在天空的位置以及它的顏色和亮度看上去并不發(fā)生變化。事實上是這樣的嗎?當(dāng)然不是,恒星也有自己的誕生、演化和死亡。
    想回答恒星是怎么誕生的,就先要解決恒星的能源問題,即恒星能發(fā)出這么多的光和熱,它到底燒的什么。因為恒星只有啟動了這個能源供應(yīng)的機制并且穩(wěn)定的持續(xù)下去,我們才能說它真正的誕生了。
    在人類知道核反應(yīng)之前,曾經(jīng)有人猜測,太陽上燒的應(yīng)該全是煤炭。且不說這些煤炭來自哪里,我們按照太陽的輻射功率計算,大約只要5000年時間,整個太陽就會被燒完?,F(xiàn)在想想,這是不可能的,我們?nèi)祟惖奈拿饕惨嘤谖迩甑臍v史了,沒有太陽我們怎么演化至今。
    另外,也曾經(jīng)有人提出過恒星能源的收縮學(xué)說,他們認為,恒星會收縮,在收縮過程中,引力能會釋放出來,從而使恒星發(fā)出大量的光和熱。其實這種學(xué)說也是站不住腳的,恒星在穩(wěn)定的階段——主序階段仍輻射出大量的能量,但是并不會發(fā)生收縮,所以也不會有引力能釋放出來。
    而在20世紀(jì)20年代,艾丁頓(曾經(jīng)在日全食的時候檢驗過廣義相對論的預(yù)言——背景恒星的光線經(jīng)過太陽時會發(fā)生彎曲)提出,太陽的能源可能由熱核反應(yīng)供給。但是因為當(dāng)時人們對核反應(yīng)知之甚少,他沒能給出具體的計算。后來,人們對核反應(yīng)的了解越來越深刻,才最終解決了太陽的能源問題,原來太陽真的是由其中心的熱核反應(yīng)提供能源的。這個熱核反應(yīng)的原理其實就和氫彈爆炸的原理一樣的,都是四個氫原子聚變?yōu)橐粋€氦原子的過程。
    其實,星際空間并不是空空的什么都沒有。在星際空間中,彌散著很多主要由氫元素組成的星云,恒星就是從這些星云中誕生的。
    【赫赫有名的馬頭星云其實是一片恒星形成區(qū)】
    從彌散的原始星云形成恒星,首先要經(jīng)過一個引力收縮的過程。因為某些原因(金斯不穩(wěn)定性,感興趣的可以自己找找相關(guān)知識),星云在自身的引力下開始收縮。原始星云是非常巨大的,在收縮到一定程度后,星云會破碎成很多片,其中的每一片都有可能誕生一顆恒星。
    破碎后的星云碎片繼續(xù)收縮,在收縮過程中,引力能被釋放出來用以加熱星云,這樣,星云的溫度會越來越高,當(dāng)星云溫度變高以后,內(nèi)部壓力就會增加,這個向外的壓力就會在一定程度上抗衡引力收縮。
    在收縮過程中,由于恒星已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)拿芏?,恒星?nèi)部的熱量已經(jīng)很難到達恒星表面并輻射出去了,這樣,其內(nèi)部溫度就會越來越高,當(dāng)中心溫度達到約800萬度以上時,氫的核聚變反應(yīng)啟動了,這可是一個重要的時刻,因為它意味著恒星誕生了。
    星云收縮后形成的原恒星
    此后,恒星進入穩(wěn)定燃燒階段——主序星階段。此時,恒星內(nèi)部核反應(yīng)釋放能量產(chǎn)生向外的輻射壓,用以抵抗恒星自身的引力,恒星進入一個穩(wěn)定階段,這一階段是恒星一生中最長的階段。像我們太陽,已經(jīng)在這一階段燃燒了50億年,它大概還剩50億年左右的壽命。