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简明历史——恒星的诞生与衰亡

历史大观园 文明起源 2020-07-21 11:45:31 0

在宇宙最初的膨胀过程中,各种物质在空间中均匀地分布。但随着密度出现细微的差异,重力开始发挥作用,密度高的地区吸引越来越多的物质。通过这种方式,主要由氢和氦构成的气体云团逐渐形成。这些所谓的星云就是恒星诞生并逐渐形成的地方。

在星云内部,更加密集的区域可能会因为重力而自行崩解,这些区域最终可能会变得致密而炽热,足以产生核聚变——一种将氢转化为氦,并产生大量的热和光的反应。正是这个过程,使恒星——包括太阳——闪耀着如此强烈的光芒。

重力将稠密的气体聚集在一起形成恒星,同理它还可以聚集恒星形成星系。我们所处的银河系,包含了1000亿—4000亿颗恒星,直径约为10万光年——这就意味着,光需要以每秒30万千米的速度,飞行10万年才能够穿越它。我们的太阳位于银河系的一个螺旋臂上,距离银河系的中心大约3万光年。距太阳最近的恒星叫作比邻星,离我们有4.24光年。宇宙中至少有1000亿个星系,银河系只是其中之一。宇宙到底有多大,这是个尚无定论的问题,但就目前我们可以观测到的部分而言,其直径大约为930亿光年。

令人惊异的,并非是星域的浩瀚无垠,而是人类居然能够测量它。

——阿纳托尔·法郎士,《伊壁鸠鲁的花园》(1894年)

不同大小的恒星,其一生中经过的历程也不尽相同。那些体积类似太阳的恒星可以燃烧100亿年,其表面温度能达到6000摄氏度(核心的温度更高),直到它们耗尽所有的氢。此后,其核心开始缩小,温度上升到1亿摄氏度,并开始进行氦聚变。在生命的末期,这颗恒星会先膨胀成为一颗红巨星,比它年轻时要大100倍,然后缩小成一颗白矮星,只有最初的1/100。

恒星的体积越大,寿命就越短。例如,一颗相当于太阳10倍大小的恒星,仅仅2000万年后就会演化成红巨星。随着温度的升高,恒星开始合成密度越来越大的元素,温度上升到7亿摄氏度的时候,铁元素产生了。这个过程中会产生许多元素,不仅有铁,还有碳、氧和硅,这些元素就是构成地球这类行星的源头。在这个时候,恒星会发生剧烈的爆炸,形成一个急速膨胀的由气体和灰尘构成的云团,被称为超新星。在它的中心是一个叫作中子星的东西,直径只有10—20千米,但密度惊人,1立方厘米的物质就重达2.5亿吨。质量更大的恒星最终会演变成黑洞,这是一个密度极高的空间,甚至连光都无法逃脱它巨大的引力。很有可能在我们自己的星系中心就存在着超大质量的黑洞。

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