恒星的誕生和結(jié)構(gòu)演化_圖文

1、恒星的誕生和結(jié)構(gòu)演化1，恒星誕生2，恒星結(jié)構(gòu)和演化3，恒星的表面活動4，恒星演化模型5，恒星的質(zhì)量和演化恒星研究恒星的誕生( 很短時間恒星的演化( 大約90%以上的時間 恒星的死亡( 很短時間2( 1 恒星的誕生恒星形成是目前恒星物理的基本問題之一，也是難點之一。觀測表明，恒星誕生于分子云中。3星云很稀薄空氣：1019原子/ 立方厘米人造真空：107原子/ 立方厘米星云：1000 原子/ 立方厘米星際空間：1 原子/ 立方厘米由氣體和塵埃組成，主要成分是氫星云本身不發(fā)光（指溫度低 ）4A. 恒星形成的觀測證據(jù)：Z存在大量大質(zhì)量、高光度的O 、B 主序星。它們的壽命< 107 yr <

2、;< 銀河系年齡(1010yr Z存在星協(xié)，如OB 星協(xié)，T 星協(xié)。它們分布在星云內(nèi)部或附近。大小30200pc 。是由年輕恒星組成的。Z星云中年輕恒星的發(fā)現(xiàn)，如HH 天體。BN 天體，KL 源等5 氣體星云 鷹星云錐狀星云7氣體星云中形成恒星星際云可以極度龐大和擁有極大質(zhì)量，直徑可達一千光年，質(zhì)量相等于十個至一千個太陽質(zhì)量。 在不受干擾的情況下，這些星際云是穩(wěn)定的。 干擾可以來自星系碰撞、盤狀星系所產(chǎn)生的密度波、超新星爆發(fā)的激波，甚或在附近誕生的恒星 。8原恒星(年輕恒星 ,YSO 星際云中輕微的密度變化，皆會引致星云產(chǎn)生重力收縮，最后形成一個稱為原恒星的球體。原恒星深埋在氣體和塵埃中

3、，輻射在紅外波段。原恒星會有吸積盤和噴流。9觀測證據(jù)這些噴流不會長久存在。假若氣體和塵埃把新生恒星完全覆蓋，我們便看不到中心的恒星，而只能看到噴流在兩邊所造成的云團 。10原恒星的吸積 盤11原恒星的收縮如果一顆原恒星的質(zhì)量只是比行星大少許，成為昏暗而難以被發(fā)現(xiàn)的褐矮星。 如果原恒星質(zhì)量足夠大(下限約為0.08個太陽質(zhì)量），它的進一步收縮會點燃中心的核聚變，成為一顆真正的恒星。行的行星。 原恒星的吸積盤最后塌縮成圍繞這顆恒星運12 B. 恒星形成過程示意圖1310 K,106/cm3100K,1012/cm3106K,3000K1018/cm3分子云中恒星的形成5×106K, 400

4、0K1022/cm37×106K, 4500K1025/cm31.5×107K, 6500K1026/cm3142，恒星結(jié)構(gòu)和演化15研究的基本任務(wù)1. 恒星的能源2. 主序恒星的質(zhì)光關(guān)系3. 赫羅圖(恒星和星團 Z恒星集中在幾個主要的區(qū)域Z恒星的光譜型(有效溫度 與絕對星等相關(guān)161. 恒星的能源：核燃燒 熱核反應(yīng)理論解決了恒星能源問題 大多數(shù)恒星內(nèi)部的核反應(yīng)分為兩類：質(zhì)子質(zhì)子反應(yīng)鏈(Proton-Proton Chains碳氮氧循環(huán)(CNO cycle 反應(yīng)取決于溫度(1.0×107 K 以上17恒星的能源：核燃燒氫(H燃燒(1.0×107 K ：Z

5、主序恒星, 合成元素：He 氦(He燃燒(1.0×108 K ：Z氫燃燒結(jié)束，恒星離開主序, 合成元素：C,N,O 碳(C 燃燒(510 ×108 K 氧(O 燃燒(12 ×109 K 氖(Ne，硅(Si，鎂(Mg 等燃燒Z聚合成Fe 以內(nèi)的重元素Z比Fe 更重的元素通過超新星爆發(fā)合成！18小質(zhì)量恒星恒星內(nèi)部核燃燒大質(zhì)量恒星19 Core :核心Radiative Zone : 輻射區(qū)Convection Zone : 對流層Corona : 日冕Chromosphere : 色球Prominence: 日珥Sunspot: 太陽黑子Photosphere: 光球

6、恒星內(nèi)部結(jié)構(gòu)(以太陽為例20 3，恒星的表面活動21 太陽耀斑日珥米粒與黑子23 日冕色球（紅色）與日珥太陽表面結(jié)構(gòu)244，恒星演化模型25 基本方程組（I ）簡化假設(shè)：球?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)；恒星是穩(wěn)定的； 隔離法27 5，恒星的質(zhì)量和演化30熱核反應(yīng)：恒星中心原子聚合反應(yīng)：幾個輕原子核聚合為重原子核的反應(yīng)。質(zhì)能方程：E 2mc質(zhì)量虧損：聚合反應(yīng)中損失的質(zhì)量。 熱核反應(yīng)：由熱運動引發(fā)的核反應(yīng)。A. 必要條件：核力作用范圍內(nèi)；B. 速率很大，與溫度有關(guān)。31決定恒星的演化的主要因素原恒星質(zhì)量越小，它收縮成為恒星的時間越長。恒星初始質(zhì)量的大小決定了恒星在主序的初始位置和脫離主序以后的演化 軌跡32決定恒星的

7、演化 若恒星質(zhì)量小于太陽的主要因素是恒星質(zhì)量質(zhì)量的1.1倍，核聚變以p-p 鏈進行，恒星會有輻射核心和一個對流外殼。若星體質(zhì)量更大，核聚變以CNO 循環(huán)的方式進行。CNO 循環(huán)的反應(yīng)比較快，可以產(chǎn)生更多能量，這些恒星會有一個對流核心和輻射外殼 。33恒星質(zhì)量越大，主序壽命越短。34 小質(zhì)量星的演化(1 初始階段當核心氫氣燃燒殆盡之后，剩下的氦核心便會開始塌縮并產(chǎn)生熱，緊鄰核心的氫外殼會被加熱而開始有熱核反應(yīng)，恒星亦同時膨脹。由于總表面面積的增加，恒星會變得極為光亮。雖然核心仍保持熾熱，但膨脹令表面溫度下降，結(jié)果星光變紅，最后演化為一顆紅巨星 。35地球、太陽（現(xiàn)在）和典型紅巨星的大小比較36

8、小質(zhì)量星的演化(2 紅巨星以后所有紅巨星都是變星，當外殼不斷膨脹，氦核心同時不斷收縮加熱，直至足以燃燒氦(我們稱之為氦閃 為止。由于這時燃燒氫和氦的過程并不穩(wěn)定，星體除了會不斷脈動外，更會產(chǎn)生強勁的恒星風把外殼吹掉。最后整個外殼會被拋出外太空，成為行星狀星云 。37美麗的行星狀星云38 小質(zhì)量星的演化(3 最后的歸宿 由于核心熱力不足以把碳點燃起來，所以當所有氫和氦皆告用盡時，恒星便會開始收縮，并變得越來越暗，最后成為白矮星。這時候，電子簡并壓力 成為了抵抗恒星進一步塌縮的主要力量。39小質(zhì)量恒星的主序后演化總結(jié)M < 2 M40 小質(zhì)量星的演化HR圖上軌跡注意：這里不是均勻時間坐標，主序上只有一點，但是停留的時間非常長41大質(zhì)量恒星的演化M > 2 M與小質(zhì)量恒星演化的主要差別：恒星內(nèi)部的H 核燃燒通過CNO 循環(huán)進行，內(nèi)部溫度更高，輻射壓對恒星的力學平衡起更重要的作用，主序壽命更短核反應(yīng)的能量主要以對流的方式向外傳遞可以點燃C,N,O 等更重的元素核燃燒最后的演化結(jié)局不同宇宙中大部分的重元素來自大質(zhì)量恒星的內(nèi)部核