行星的晚期演化(初稿)

1、恒星的晚期演化星云主序星红巨星白矮星超新星中子星黑洞行行 星星 状状 星星 云云NGC3132NGC3132NGC7293NGC7293蚂蚁星云蚂蚁星云小 质 量 恒 星 的 演 化小 质 量 恒 星 的 演 化小质量恒星（质量小于小质量恒星（质量小于2.32.3倍太阳质量倍太阳质量） 小质量恒星中心区域的氢燃烧完后，将形成一个氦中心核和氢丰富的外层。此时中心温度不足以让氦进一步发生聚变，因而可以看做一个冷的核。氢壳继续燃烧产生氦，氦核质量继续增大，到一定程度后，由于内部压力不足，开始引力收缩。收缩使得引力势能转化为热辐射能，这些能量注入到氢外壳，使外层膨胀、恒星的半径增大。同时，外层气体的膨

2、胀又造成恒星表面温度下降，因此恒星离开主星序，在赫罗图上向右上方移动，演化为亚巨星。由于外层气体对光子逃逸的阻挡作用，恒星的表面温度下降到一定程度会停止，而膨胀会继续。这样，恒星表面积增大而温度几乎不变，亚巨星就在赫罗图上几乎垂直的上升到红巨星 小质量恒星变为红巨星后，中心氦核区域的电子由于密度增大而发生间并。当中心间并核的质量达到临界值（约为0.45太阳质量）时，中心温度可达到10K，此时氦核开始燃烧，发生3反应3 H 12C + 7.27MeV ，氦聚变使核的温度上升，中心区域发生绝热膨胀。但是在电子间并的情况下，绝热膨胀时压力并不减小，所以核反应加速进行。这样的氦燃烧是一种爆炸式的燃烧，

3、被称为氦闪。氦闪一般只持续几秒到几分钟。 氦闪产生大量热量，但密度几乎保持不变，因而氦核内电子由间并的变为非间并的。此时星核膨胀、吸热、光度骤减，在赫罗图上的位置下降，然后进入稳定的氦燃烧阶段。这时主要反应是3反应，同时也有一定数量的氧生成，即 12C + H 16O + ，此时，星核的周围是氢燃烧的壳层和氦燃烧的核心，这种状态成为水平分支。当中心的氦耗尽后，中心核变为由碳和氧组成的核。核心外缘有一层氦点火，而点火的外层还有一层氢燃烧，这种双壳燃烧的阶段成为渐进巨星分支。 恒星的光度由于双壳层燃烧产生能量而增大，使外部包层不断膨胀，因而恒星又上升为红巨星分支。 燃烧的双壳层会进一步变大因而光度

4、变得更大，在双壳层燃烧的结束阶段便形成红超巨星。由于此阶段外壳物质的大量损失（超星风所致）红超巨星生存的时间不会太久。红超巨星外层物质抛射，壳层燃烧物质迅速靠近表面而消失，从而恒星的演化轨迹在赫罗图上向左方移动，变为行星状星云。而星云的中心就是原来的星核，此时它已成为一颗独立的碳-氧白矮星。 要补充的是，质量小于0.5太阳质量的恒星，在氢燃烧时补充的氦不足以使氦核到达上述临界值。 因此，当电子间并的氦核收缩时，不会发生氦燃烧。这样，质量小于0.5太阳质量的恒星最终将演化为氦白矮星，而初始质量在0.5至2.3太阳质量之间的恒星将演化为碳-氧白矮星。中 等 质 量 恒 星 的 演 化中 等 质 量

5、 恒 星 的 演 化 中等质量的恒星，中心的氢燃烧完之后，也会形成一个氢核，氢核的外边缘处又一个氢燃烧的壳层。与小质量恒星相同，这时恒星也会离开主星序，向红巨星分支演化。 与小质量恒星所不同的是，中等质量的恒星演化到红巨星的时间非常短。 恒星在达到红巨星时中心温度已升到108K，从而氦开始燃烧主要反应是氦原子核聚变为碳和氧。 由于外壳中氢和氦的电离区内会产生一种脉冲发动机制，这一阶段演化成赫罗图轨迹将向左右来回摆动，中间穿过被称为造父脉动带的区域. 此后，由于碳-氧核质量的增大并向内收缩核内电子发生简并。中等质量恒星的最终演化，可能有两种结局：1.演化为一颗碳-氧白矮星。2.形成超新星爆炸。大

6、 质 量 恒 星 的 演 化大 质 量 恒 星 的 演 化大质量恒星的演化 大质量恒星（8M,M为太阳质量）与小质量恒星演化相差很大： 1、数量只占恒星总数量的10%左右 2、光度可达到太阳的数千甚至数百万倍。 3、在短时间内消耗巨额核燃料，主序寿命显著缩短 不同的演化和归宿仍受相同的物理规律支配，即引力平衡，以及决定这种平衡的核反应率 内部温度更高，恒星内不通过CNO循环进行，辐射压对维持恒星的力学平衡起更大作用 He核不再简并，C和更重的元素可以平衡燃烧。核心区核反应所产能量主要对流方式向外传输大质量恒星的演化大质量恒星的演化大质量大质量恒星恒星超红巨星超红巨星A超新星超新星B中子星中子星黑洞黑洞C1C2AC1C2B星云星云恒星恒星红巨星红巨星超新星超新星黑洞黑洞中子星中子星大质量恒星的一生大质量恒星的一生15氢耗尽后，氢耗尽后，多层热核反应多层热核反应T:10亿亿-20亿开亿开T40亿开铁核裂亿开铁核裂变反应大量产生变反应大量产生中子和中微子中子和中微子压力骤减压力骤减迅速塌缩迅速塌缩主序星主序星红超巨星红超巨星铁铁 核心核心8M二型二型超新