作业帮太阳是怎么产生的
来源：学生作业帮 编辑：拍题作业网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/04/29 20:50:01
太阳是怎么产生的
恒星在星际物质扩张的密度较高的地区内形成,但是那儿的密度仍然低于地球上人造的真空.这样的地区称为 分子云 ,其中的成分绝大部分是氢,大约23%－28%是氦,还有少许的重元素.猎户座大星云就是恒星形成区的一个例子. 当大质量的恒星在分子云内形成,它们将照亮那云气,也会使氢电离,创造出HII区.
原恒星形成
恒星的形成从分子云内部的重力不稳定开始,通常是因为超新星(大质量恒星爆炸)的冲激波触发或两个星系的碰撞(像是星爆星系).一但某个区域的密度达到或满足金斯不稳定性的标准,它就会因为自身的重力开始坍缩.
艺术家观念下在分子云的高密度区诞生的恒星.NASA绘图分子云一但开始坍缩,密集的尘土和气体就会形成一个个我们所知道的包克球,它们可以拥有50倍太阳质量的物质.当小球继续坍缩时,密度持续增加,重力势能被转换成热,并且使温度上升.当原恒星云趋近于流体静力平衡的状态时,原恒星就在核心形成了.这些主序前星经常都有原恒星盘著,重力收缩的期间至少要经历一千万至一千五百万年.
早期恒星质量低于2倍太阳质量的属于金牛T星,较大的则属于赫比格Ae/Be星.这些新生的恒星由自转轴的两极喷出的喷流,会形成所谓的赫比格-哈罗天体.
主序星
恒星一生的90%都是在核心以高温和高压将氢聚变成氦.像这样的恒星在主序带上,称为矮星.从零龄主序星开始,氦在核心的比率稳定的增加.结果,为了维持在核心的核聚变,恒星会缓慢的增加温度和光度.以太阳为例,估计从46亿年进入主序带迄今,光度已经增加了40% .
每一颗恒星都会吹出恒星风将微粒持续的送入太空中.对多数的恒星,经由这样流失的质量是可以忽略不计的,太阳每年流失的只有10−14太阳质量,或是它一生所消耗质量的0.01%.但是大质量恒星每年所流失的可能达到10−7至10−5太阳质量,对它们的演化会有重大的影响.开始时有50倍太阳质量的恒星可能会在主序带的阶段丧失一半的质量.
一系列包括太阳在内(中心)的赫罗图例子.恒星在主序带上所经历的时间取决于他的燃料和消耗燃料的速率,换言之就是开始的光度和质量,对太阳来说,估计他的生命有一百亿年.大质量的恒星燃烧燃料的速度快,生命期就短；小的恒星(像是红矮星)燃烧燃料的速度很慢,至少可以维持数兆年,而当生命结束时也只是单纯的越来越黯淡.但是因为这种恒星的生命期远大于现在的宇宙年龄(137亿岁),所以还没有这样的恒星死亡.
除了质量,比氦重的元素在恒星演化中也扮演着重要的角色.在天文学中,比氦重的元素都被视为"金属",而这些元素在化学上的浓度称为金属量.金属量可能影响恒星燃烧燃料的速率、控制磁场的形成,和改变恒星风的强度.由于形成恒星的分子云成份不同,年老的,第二星族星的金属量就比年轻的第一星族星低(当老的恒星死去并将大气层洒落至分子云中,重元素的量就会随着时间过去变得越来越丰富.)
红巨星质量不低于0.4太阳质量以上的恒星在核心供应的氢耗尽之后,外层的气体开始膨胀并冷却形成红巨星.例如大约50亿年后的太阳,当太阳成为红巨星时,它的最大半经将是目前的250倍(1天文单位（149,597,871千米）).成为巨星时,太阳大约已失去目前质量的30%.
对一个达到2.25太阳质量的红巨星,氢聚变会在包围着核心外的数层壳曾内进行.最后核心被压缩至可以进行氦聚变,同时恒星的半径逐渐收缩而且表面的温度增加.更大的恒星,核心的区域会直接进行氢聚变与氦聚变.
在恒星核心的氦也耗尽之后,核聚变继续在包围着高热的碳和氧核心的气壳层内进行,然后循着与原来的红巨星阶段平行,但是表面温度较高的路径继续演化.
大质量恒星
参宿四是一颗接近生命循环终点的红巨星.在氦燃烧阶段,许多超过9倍太阳质量的大质量恒星膨胀成为红巨星,一但核心的燃料耗尽,它们会继续燃烧比氦更重的元素.
核心继续收缩直到温度和压力能够让碳融合(参考碳燃烧过程).这个过程会继续,满足下依步骤燃烧氖(参考氖燃烧过程、氧(参考氧燃烧过程)、和硅(参考硅燃烧过程).接近恒星生命的终点,核聚变在恒星内部可能延着数层像洋葱壳一样的壳层中发生.每一层燃烧着不同的燃料,燃烧的最外层是氢,第二层是氦,依序向内.
当铁被制造出来就到达了最后的阶段.因为铁核的束缚能比任何更重的元素都大,如果程序继续,铁核的燃烧不仅不会释放出能量,相反的还要消耗能量.同样的,它也比较轻的元素紧密,铁核的分裂也不会释放出能量.比较老、质量比较大的恒星,在恒星的核心就会累积比较多的铁.在这些恒星的重元素或可能会随着自身的运作方式到达恒星的表面,发展形成所知的沃尔夫-拉叶星,从大气层向外吹送出密度较高的恒星风.
坍缩在发展中,平均大小的恒星会将外面数层的气层扩散成为行星状星云.如果在外层的大气层散发之后剩余的质量低于1.4倍太阳质量,它将缩小成一个小天体(大小如同地球),但没有足够的质量继续压缩,这就是所知的白矮星 .虽然一般的恒星都是等离子体,但在白矮星内的电子简并物质已不是等离子体.在经历非常漫长的时间之后,白矮星最后会暗淡至成为黑矮星 .
蟹状星云是在1054年首度被发现的超新星的残骸.更大的恒星,核聚变会继续进行,直到铁核有了足够的大小(大于1.4倍太阳质量)而不再能支撑自身的质量.这时核心会突然的坍缩使电子进入质子之内,在反β衰变或电子捕获的爆发之后形成中子和中微子.由这种突然的坍缩产生的激震波造成恒星剩余的部分产生超新星的爆炸.当它们发生在银河系内,就是历史上曾经以肉眼看见和记载的,在以前不存在的"新恒星".
这颗恒星的大部分物质都在超新星爆炸中飞散出去(形成像蟹状星云这种的云气) 而还剩下的就是中子星(有些被证明是波霎或是X-射线爆发),或是质量更大的就形成黑洞(剩余的质量必须大于4倍太阳质量). 在中子星内的物质是中子简并物质,和一种可能存在核心且极不稳定的简并物质,QCD物质.在黑洞核心的这种物质所处在的状态是迄今仍不了解的.
这颗死亡恒星外层被抛出的物质包括一些重元素,可能在新恒星形成的世代交替中成为原料,而这些重元素可以形成岩石的行星.超新星和大恒星恒星风的抛出物是构成星际物质的重要成分.
原恒星形成
恒星的形成从分子云内部的重力不稳定开始,通常是因为超新星(大质量恒星爆炸)的冲激波触发或两个星系的碰撞(像是星爆星系).一但某个区域的密度达到或满足金斯不稳定性的标准,它就会因为自身的重力开始坍缩.
艺术家观念下在分子云的高密度区诞生的恒星.NASA绘图分子云一但开始坍缩,密集的尘土和气体就会形成一个个我们所知道的包克球,它们可以拥有50倍太阳质量的物质.当小球继续坍缩时,密度持续增加,重力势能被转换成热,并且使温度上升.当原恒星云趋近于流体静力平衡的状态时,原恒星就在核心形成了.这些主序前星经常都有原恒星盘著,重力收缩的期间至少要经历一千万至一千五百万年.
早期恒星质量低于2倍太阳质量的属于金牛T星,较大的则属于赫比格Ae/Be星.这些新生的恒星由自转轴的两极喷出的喷流,会形成所谓的赫比格-哈罗天体.
主序星
恒星一生的90%都是在核心以高温和高压将氢聚变成氦.像这样的恒星在主序带上,称为矮星.从零龄主序星开始,氦在核心的比率稳定的增加.结果,为了维持在核心的核聚变,恒星会缓慢的增加温度和光度.以太阳为例,估计从46亿年进入主序带迄今,光度已经增加了40% .
每一颗恒星都会吹出恒星风将微粒持续的送入太空中.对多数的恒星,经由这样流失的质量是可以忽略不计的,太阳每年流失的只有10−14太阳质量,或是它一生所消耗质量的0.01%.但是大质量恒星每年所流失的可能达到10−7至10−5太阳质量,对它们的演化会有重大的影响.开始时有50倍太阳质量的恒星可能会在主序带的阶段丧失一半的质量.
一系列包括太阳在内(中心)的赫罗图例子.恒星在主序带上所经历的时间取决于他的燃料和消耗燃料的速率,换言之就是开始的光度和质量,对太阳来说,估计他的生命有一百亿年.大质量的恒星燃烧燃料的速度快,生命期就短；小的恒星(像是红矮星)燃烧燃料的速度很慢,至少可以维持数兆年,而当生命结束时也只是单纯的越来越黯淡.但是因为这种恒星的生命期远大于现在的宇宙年龄(137亿岁),所以还没有这样的恒星死亡.
除了质量,比氦重的元素在恒星演化中也扮演着重要的角色.在天文学中,比氦重的元素都被视为"金属",而这些元素在化学上的浓度称为金属量.金属量可能影响恒星燃烧燃料的速率、控制磁场的形成,和改变恒星风的强度.由于形成恒星的分子云成份不同,年老的,第二星族星的金属量就比年轻的第一星族星低(当老的恒星死去并将大气层洒落至分子云中,重元素的量就会随着时间过去变得越来越丰富.)
红巨星质量不低于0.4太阳质量以上的恒星在核心供应的氢耗尽之后,外层的气体开始膨胀并冷却形成红巨星.例如大约50亿年后的太阳,当太阳成为红巨星时,它的最大半经将是目前的250倍(1天文单位（149,597,871千米）).成为巨星时,太阳大约已失去目前质量的30%.
对一个达到2.25太阳质量的红巨星,氢聚变会在包围着核心外的数层壳曾内进行.最后核心被压缩至可以进行氦聚变,同时恒星的半径逐渐收缩而且表面的温度增加.更大的恒星,核心的区域会直接进行氢聚变与氦聚变.
在恒星核心的氦也耗尽之后,核聚变继续在包围着高热的碳和氧核心的气壳层内进行,然后循着与原来的红巨星阶段平行,但是表面温度较高的路径继续演化.
大质量恒星
参宿四是一颗接近生命循环终点的红巨星.在氦燃烧阶段,许多超过9倍太阳质量的大质量恒星膨胀成为红巨星,一但核心的燃料耗尽,它们会继续燃烧比氦更重的元素.
核心继续收缩直到温度和压力能够让碳融合(参考碳燃烧过程).这个过程会继续,满足下依步骤燃烧氖(参考氖燃烧过程、氧(参考氧燃烧过程)、和硅(参考硅燃烧过程).接近恒星生命的终点,核聚变在恒星内部可能延着数层像洋葱壳一样的壳层中发生.每一层燃烧着不同的燃料,燃烧的最外层是氢,第二层是氦,依序向内.
当铁被制造出来就到达了最后的阶段.因为铁核的束缚能比任何更重的元素都大,如果程序继续,铁核的燃烧不仅不会释放出能量,相反的还要消耗能量.同样的,它也比较轻的元素紧密,铁核的分裂也不会释放出能量.比较老、质量比较大的恒星,在恒星的核心就会累积比较多的铁.在这些恒星的重元素或可能会随着自身的运作方式到达恒星的表面,发展形成所知的沃尔夫-拉叶星,从大气层向外吹送出密度较高的恒星风.
坍缩在发展中,平均大小的恒星会将外面数层的气层扩散成为行星状星云.如果在外层的大气层散发之后剩余的质量低于1.4倍太阳质量,它将缩小成一个小天体(大小如同地球),但没有足够的质量继续压缩,这就是所知的白矮星 .虽然一般的恒星都是等离子体,但在白矮星内的电子简并物质已不是等离子体.在经历非常漫长的时间之后,白矮星最后会暗淡至成为黑矮星 .
蟹状星云是在1054年首度被发现的超新星的残骸.更大的恒星,核聚变会继续进行,直到铁核有了足够的大小(大于1.4倍太阳质量)而不再能支撑自身的质量.这时核心会突然的坍缩使电子进入质子之内,在反β衰变或电子捕获的爆发之后形成中子和中微子.由这种突然的坍缩产生的激震波造成恒星剩余的部分产生超新星的爆炸.当它们发生在银河系内,就是历史上曾经以肉眼看见和记载的,在以前不存在的"新恒星".
这颗恒星的大部分物质都在超新星爆炸中飞散出去(形成像蟹状星云这种的云气) 而还剩下的就是中子星(有些被证明是波霎或是X-射线爆发),或是质量更大的就形成黑洞(剩余的质量必须大于4倍太阳质量). 在中子星内的物质是中子简并物质,和一种可能存在核心且极不稳定的简并物质,QCD物质.在黑洞核心的这种物质所处在的状态是迄今仍不了解的.
这颗死亡恒星外层被抛出的物质包括一些重元素,可能在新恒星形成的世代交替中成为原料,而这些重元素可以形成岩石的行星.超新星和大恒星恒星风的抛出物是构成星际物质的重要成分.