正確答案:
像地球上的萬物一樣,恆星也有一個產生、發展、滅亡的過程.?
一、恆星的誕生
在恆星起源問題上,現在主要有兩種觀點:一種觀點認為恆星是由瀰漫物質凝聚形成的,稱「瀰漫說」;另一種觀點認為,恆星是由超密物質爆發形成的.不過,越來越多的觀測證據支持「瀰漫說」,並逐漸得到大多數天文學家的公認.下面介紹這一觀點.?設想在銀河系裡,遠離我們幾千光年的某個地方,一團巨大的星際氣體和塵埃雲寂靜地穿越近於完全真空的空間.這團星際雲的稀疏邊緣向四周黑暗延伸幾兆英里之遙.星際雲佔有如此廣漠的空間,因此儘管它具有巨大的質量,但原子在星際雲的龐大體積裡的分佈是很稀疏的.?某個特定的時候,在來自宇宙空間衝擊波的作用下,相距很遠的原子突然緊緊地擁擠在一起,星際雲本來是透明的,但由於原子靠近在一起,微弱的星光不再能穿透通過,這時星際雲變成了暗星雲.衝擊波的另一個作用效果是使有些地方含有比平均數稍多的原子數,有些地方含有比平均數略少的原子數,含原子數多的地方引力大,會把附近的原子吸引過來.以這種方式,星際雲開始瓦解成團塊或球狀體.?球狀體是不穩定的,在引力作用下球狀體開始收縮,變得越來越小,其核心的壓力越來越大,溫度也隨之不斷上升.當溫度上升到一定程度後,它內部深處的氣體開始發光,這時球狀體不再是暗黑的了,它已轉變為一顆原恆星.原恆星繼續收縮,當原恆星中心的溫度達到一千萬度時,氫燃燒了,4個氫原子核結合在一起生成了氦核,這就是我們常說的熱核反應(氫核聚變).在這個過程中,減少的質量轉換為純粹的能量.由於氫燃燒釋放出巨大的能量,原恆星最終能支撐住它的外層質量,於是收縮停止了,一顆恆星由此誕生了.
二、恆星的演化
以太陽為例來說明恆星的演化.大家都知道,太陽能夠發光的原因是因為它在不斷地進行熱核反應釋放出巨大的能量,我們看到的光就是太陽熱核反應放出的能量.每一秒鐘,在太陽的中心有6億噸氫轉換成氦,釋放出的巨大能量一方面向外界釋放,另一方面用來支撐自己外層的巨大質量.隨著時間的推移,太陽中心氦的數量越來越多,而氫的供應越來越少,直到某一天氫用完了,燃燒便中斷了.由於不再有能量向外流出,太陽的核心部分在引力作用下變得不穩定,無力支撐住自己的質量,所以含有豐富氦的太陽核心開始收縮,太陽中心的壓力和溫度迅速增加,使核心以外的各層被加熱.由於太陽核心與表面之間的各殼層仍然包含充裕的氫,在經過比較短的時間以後,收縮的核心上面的溫度達到400萬開左右,這個溫度高到可使圍繞太陽核心的一個殼層內的氫燃燒,同時,核心的這種收縮把大量的引力能轉換成熱能,把太陽大氣向外推出.?隨著殼層氫燃燒的開始,太陽突然有了新的熱核反應能源.太陽無活力核心的不斷收縮和這種新的向外大量供應能量,造成太陽發生巨大的膨脹.由於太陽的結構要保持與這種新能源的平衡,所以太陽的外層越來越向外擴展.大氣膨脹就會引起自身溫度降低,最終太陽的表面溫度降低到4000開.溫度為4000開的物體發出的主要是紅色的光,此時的太陽就變成了一顆紅巨星.變成紅巨星的太陽將變得很大,它將吞沒地球,地球將化為蒸氣.?在太陽外層膨脹和冷卻的同時,無活力的核心壓縮也在進行,太陽內部深處的溫度升到新的高度.最後,太陽中心的氦原子核在1億度的高溫下,以高速相互碰撞的形式而熔合成碳和氧,於是出現氦燃燒的新的熱核反應.氦燃燒所產生的新的能量輸出,阻止了恆星核心的進一步收縮.當氦耗盡時,便到了類似太陽這樣的恆星的生命發展的最後階段.由於沒有能力點燃任何新的熱核反應,所以恆星會一直收縮,直到體積與地球大小差不多,這時,太陽就變成了一顆白矮星.
三、恆星的死亡
從現在起再過50億年,太陽就會變成一顆白矮星而終結自己的恆星歷程.白矮星的體積不會再繼續縮小.印度天體物理學家錢德拉塞卡發現,是「電子簡並壓力」支撐住了死亡的恆星,使白矮星不再繼續收縮.這種簡並壓力並不是無限強大的,電子簡並壓力所支撐的物質總量有一個上限,這個很重要的上限是1.4個太陽質量.換句話說,只有那些殘骸質量小於1.4個太陽質量的恆星才能變成白矮星,白矮星的密度值一般是每立方厘米60噸.?如果恆星遺骸的質量大於
1.4個太陽質量的話,由於電子簡並壓力無法支撐住這個質量的壓力,不得不繼續收縮,這時出現了「中子簡並壓力」.這種強大的壓力隨即有力地抗拒任何進一步的擠壓,這時,恆星的遺骸就被壓成了一顆中子星.同樣,中子簡並壓力不可能支撐住大於3個太陽質量的燃余恆星物質,因而所有中子星包含的物質必定小於3個太陽的質量.中子星的密度值一般是每立方厘米6億噸.?自然界裡,有許多恆星有巨大的質量,有些星系甚至包含40或50個太陽質量的物質.這類恆星的遺骸很有可能大於3個太陽質量,這類恆星的遺骸是電子、中子簡並壓力所無法支撐的.自然界中沒有任何力量能支撐住它們,因此,在嚴酷無情的引力作用下它們只能不停地收縮.成萬億噸的燃余恆星物質的無比巨大質量從四面八方向裡擠壓,使這顆星變得越來越小,這顆恆星就這樣從宇宙中消失了,遺留下來的東西被稱為黑洞.它由一個奇點(單一的點)和視界組成.?黑洞以貪婪的、永無滿足的方式吞噬東西,物體一旦掉進黑洞就永遠從我們的宇宙中移去了.因為這種物體不再是我們宇宙的一部分,所以它的許多特性便再也檢測不到.加到黑洞上去的不管是1公斤白金,1公斤氫,或者1公斤有生命的組織,我們只把它看作是加上去1公斤質量,並不考慮在此之前它是什麼東西.?
摘自中學物理教學參考