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第三讲

恒星的形成和演化俞云伟华中师范大学天体物理研究所分子云：恒星的加工厂老鹰(Engle）星云船底座星云玫瑰星云猎户座大星云马头星云此处质点所受引力等于多少？在引力作用下将向哪里塌缩？此处质点所受引力等于多少？在引力作用下将向哪里塌缩？流体力学对于温度、密度不太高的星云（设为流体），不考虑磁场，有关物理量可以由流体力学方程组描述。从物理学来看，流体可分为液体和气体。液体为“不可压缩流体”，气体为“可压缩流体”。流体抵抗拉力和切力的特性叫做流体的粘滞性。流体力学的两种研究方法：拉格朗日方法和欧拉方法。欧拉方法中，任意指定时刻某空间点的速度上式对时间求导，可得到该空间点流体质点的分加速度质量守恒——连续性方程单位时间内流过该体积界面面元的流体质量单位时间流出该体积总的质量为流体质量的减少也可以写为能量守恒——欧拉方程作用在体积元上的总压力根据牛顿第二定律（不考虑粘滞性和热量传递）金斯判据在外力作用下的波动方程。给出平面波形式的密度扰动将上式代入波动方程得到色散关系由上式定义一个临界波数或波长（金斯波长）以金斯波长为直径的体积内所包含的分子云质量成为金斯质量当分子云的质量

（或尺度）时，分子云就会出现引力不稳定性，由此而塌缩。这个结论称为金斯判据。在塌缩过程中，分子云必须把一部分能量辐射掉，使总能量减少。分子云必须以某种形式损失角动量。在此过程中星云变扁且密度不断增大。最终分子云碎裂，总角动量分解为各碎块的自转角动量和轨道角动量。等温收缩阶段绝热收缩阶段昴星团鬼星团球状星团主序星的演化恒星在一生的演化中总是试图处于稳定状态（流体静力学平衡和热平衡）。当恒星无法产生足够多的能量时，它们就无法维持热平衡和流体静力学平衡，于是开始演化。恒星的一生就是一部和引力斗争的历史！如果恒星处于流体静力学平衡和热平衡，而且它的能量来自内部的核反应，它们的结构和演化就完全唯一地由初始质量和化学丰度决定。当恒星内核核反应停止，温度降低，内部压力突然消失。此时，恒星在引力的作用下将开始塌缩，中心密度可高达1010gcm-3。恒星初始质量(M⊙) 演化结局 M<0.01 行星 0.01<M<0.08 褐矮星 0.08<M<0.25 He白矮星 0.25<M<8 CO白矮星 8<M<12(?) ONeMg白矮星 12<M<25(?) 超新星→中子星 M>25(?)超新星→黑洞、中子星？ 恒星演化结局总结超新星爆发恒星铁核塌缩致使引力能释放核心温度迅速升高（达到109~1010K），在此温度下铁原子核被光致分解质子俘获电子变成中子（形成原中子星），并产生中微子上述过程吸热使温度降低，吸收电子使简并压降低，核心继续塌缩。内核塌缩的引力能大部分给了中微子。强大的中微子束对富含铁原子核的外壳产生足够高的压力，将外壳驱散，形成猛烈的超新星爆发。被吹散的外壳进行迅速的连锁核反应，产生出一系列比

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