千亿个太阳春季

1、基彭哈恩Why？千亿个太阳太阳是银河系千亿星辰中极普通的一颗演出舞台上场角色导演整个银河系千亿恒星和天文工作者自然界的规律恒星不可能永恒存在为什么？能量从哪里来？化学变化？烟煤燃烧 or 氢氧化合反应2H2+O2=2H2O释放能量 静止质能的10-9寿命 = 总能量 / 辐射功率 10-9 M c2 / L = 1.8 1038 / 3.86 1026 秒 1.48 104年若由烟煤提供 5000 年能量从哪里来？引力能释放？辐射掉自身引力做功释放的热能所需的时间 ( 0.5 G M2/ R) / L 3.81041 / 3.86 1026 秒 1.6107年寿命 = 总能量 / 辐射功率太阳

2、系内古老陨石的放射性元素的含量45.6亿年5爱丁顿(1882 - 1944) . probably the simplest hypothesis . is that there may be a slow process of annihilation of matterHans Bethe in 1938源于热核聚变核子1核子2核子3反应前核子的总质量 反应后生成的核子的质量(Z, N)原子核的结合能： Q ( Z mpN mn )M(Z, N) c2 /A Z 核电荷数（原子序数）， N 中子数， A Z N 原子量聚变原子核结合能原子量 A裂变结合能较小的原子核聚变成结合能较大的原子核

3、会释放能量。 56Fe元素具有最大的平均 核子结合能 (8.6 Mev)7以质子-质子反应为例（n）（p+）（e）1H + 1H 2H + e+ +e 热核聚变反应须在高温、高密度的环境（如恒星的核区）进行。要达到几百万到上千万度8“质子-质子链式” 反应太阳核心（1500万度和150克/立方厘米）等效聚变反应为4 1H4He + 2e+2 e+释放27百万电子伏特的能量，约为参与核反应粒子的静止质能的0.7%。（自然界中非常高效的一种产能方式）9中国“人造太阳”首次实现1亿摄氏度运行近10秒我国大科学装置“东方超环”取得重大突破，等离子体中心电子温度首次实现1亿摄氏度运行近10秒。能量从哪里

4、来？热核聚变反应辐射掉由核心区核反应能产生的所有能量的时间 ( 0.1 0.7% Mc2) / L 1.26 1044 / 3.86 1026 秒 1.041010年寿命 = 总能量 / 辐射功率11如何达到聚变反应的点火温度？形成于 冷的、致密的星云【创生之柱】鹰状星云12如何达到聚变反应的点火温度？形成于 冷的、致密的星云自引力 云块坍缩，升温云块坍缩 粒子之间间距减小 量子力学效应加强若量子力学效应起作用之前，达到点火温度，形成恒星若量子力学效应起作用，仍未达到点火温度，形成褐矮星（ Brown Dwarf ）质量决定核心能达到的最高温度更重的元素反应需要更高的温度The first c

5、ertain brown dwarf恒星的质量下限褐矮星(Brown Dwarfs) failed stars ( 812 M)Mass Stars铁原子具有最大的平均核子的结合能核区收缩核燃料耗尽核区燃烧核区升温质量不够大，不足以点燃核心更重元素的燃烧质量够大，但核心已完全由铁（自然界中最稳定的核素）组成自发产能的聚变反应停止，无能源来与引力抗衡，核心将持续收缩白矮星中子星黑洞星一类引力完全主导的特殊天体正常恒星“死亡”时形成致密星量子力学效应起作用引力完全胜利比白矮星更致密的天体中子星中子星可以看成一个特大号的原子核，由10 57 个核子构成恒星的一生就是一部和引力斗争的历史！黑洞是一类特

6、殊的天体，完全由引力占主导。Gravity complete wins! Nothing can prevent collapse.29不同质量恒星的演化结局恒星初始质量 (M)演化结局 0.015行星(?Planet-like dwarfs)0.015 M 0.08褐矮星0.08 M 0.25He白矮星0.25 M 8C O白矮星8 M 12O Ne Mg白矮星?12 M 40超新星黑洞?氘核聚变超新星爆发2.25M前生星？恒星演化的最主要燃烧阶段和产物随初始质量的变化图（基于太阳金属丰度 ）A. Karakas and J. Lattanzio (2014)81231华丽的终章恒星的结局超新星爆发32大英百科全书第一册超新星爆发33大质量恒星在赫罗图上演化参宿四34参宿四 你到底炸、不炸？35All About Space - February 20203637若离我们 在 30 ly以内38白矮星的吸积伴星为红矮星或红巨星，对演化结果有何影响？40新星爆发Ia超新星爆发41若密近双星系统中的致密天体为中子星或者黑洞呢？X-射线双星时间之箭轻元素 重元素产能恒星是宇宙的大熔炉通过其内