恆星內部發生核聚變的一瞬間就是恆星誕生的時刻嗎

2021-08-16 12:20:45 字數 4449 閱讀 4482

1樓:世界

恆星內部發生核聚變是恆星正式形成的時刻。

產生恆星的基本條件是氫氣、引力和漫長的時間。

起初,星雲中的一小塊氫氣受熱後開始公升溫,進而引起星雲中的其他物質開始發熱、公升溫並發光。塵埃和氣體在萬有引力的作用下開始聚集,形成巨大的漩渦。在聚集並壓縮體積的過程中,由於外界對其做功,根據熱力學第一定律,被壓縮的氣體溫度會公升高。

經過數十萬年,星雲的密度會不斷增大,並會形成盤狀漩渦,直徑超過太陽系。而位於中心的氣體,在重力的不斷擠壓下,形成具有超高密度和溫度的球體。隨著壓力不斷增大,由於旋渦物質具有的角動量,導致巨大的氣柱從中心噴射而出,噴射氣柱直徑達幾光年,它可以使物質加速,穿越無法想象的距離。

而核心的部分,就是年輕的恆星。

引力作用持續而強烈,氣體和灰塵顆粒被不斷吸入,並相互擠壓,產生了越來越多的熱量。

未來幾十萬年的時間裡,年輕的恆星經擠壓將變得更亮更熱,溫度會達到1500萬攝氏度。一些氣體原子在高溫下會發生聚變而釋放出更大的能量,經過這些聚變反應,產物會通過相互作用與氣體、塵埃等形成更加清晰的球體,一顆恆星就這樣誕生了。

2樓:匿名使用者

是的,恆星只有在發生核聚變反應後,才能稱為恆星。在此之前,只能叫「原恆星」。

一顆恆星的誕生要經歷幾個階段。一團恆星氣體雲受到引力擾動發生收縮,最初時收縮速率很小。等到中心部位產生出乙個物質核心(質量中心)後,速率越來越快,直到物質核心因外圍物質總量的減少和核心角動量產生的離心力,使核心質量不再增大時,質量的增加才會停止。

此時,應稱為「星坯」。

星坯在自身引力作用下繼續收縮(此時,星坯的質量已經與外圍物質基本無關了。即:它已經基本清空了附近的空間),內部溫度越來越高,到發出紅外線時,就是原恆星了。

原恆星繼續收縮,當溫度公升高到1200萬度時,達到了氫聚變為氦的核反應所需要的溫度,內部開始發生核聚變反應,並向外輻射出光和熱,向外的輻射壓與向內的引力相平衡,星體的質量和大小趨於穩定,一顆恆星誕生了。

在主序星階段,恆星的大小一般指恆星的質量而不是半徑。一顆恆星的質量由兩個因素決定。一是原始星際氣體雲的質量。

誕生出恆星的星際氣體雲質量越大,初始密度越高,從中誕生的恆星質量也越大。這一點不難理解,畢竟恆星誕生不能是無公尺之炊。二是星際氣體雲在收縮時產生的角動量(旋轉的程度)。

星際氣體雲在收縮時會產生出旋轉運動,其原因一直眾說紛紜,但目前公認的是物質在收縮過程中的碰撞和摩擦產生的靜電力(洛倫茲力)其方向不是指向運動方向,而是與運動方向有乙個角度。最初時,洛倫茲力使物質運動的方向各向都有,但會逐漸趨於一致,並由此產生出星際氣體雲的旋轉運動。由於角動量守恆,隨著物質向中心集中,角動量越來越大,旋轉角速度和線速度也越來越大,由此產生的離心力也在增大。

直到離心力開始阻止物質向質量中心掉落時,恆星坯的質量就基本停止增加了(旋轉軸兩端的質量不受此影響),一顆未來恆星的質量也就大致確定了。

根據目前的恆星形成理論,一顆恆星的質量上限是140倍太陽質量。但這是指主序星,不是恆星坯。恆星坯的質量除了以上兩個因素外,原則上不受限制,沒有上限。

但由於恆星發生核聚變反應時,其強度有上限(不能太劇烈,否則恆星會被「炸碎」),而質量太大,則向內的引力太強,恆星收縮,又會增大核聚變反應的強度。於是,如果原恆星的質量超過140倍太陽質量,在發生核聚變反應後,恆星會產生脈動,一脹一縮。在引力作用下收縮時,核聚變反應強度公升高,輻射壓上公升,把外層物質向外推,發生膨脹,使中心溫度下降,減弱了核聚變反應強度,使恆星再次收縮。

而在膨脹時,一部分物質會被推離恆星,跑到宇宙空間中去,從而減小恆星質量。每一次脈動,都會使恆星損失一部分質量,直到恆星質量減小到140倍太陽質量,向外的輻射壓與向內的引力相平衡,恆星就可以穩定燃燒了。

因為宇宙中星際氣體雲的質量和密度總是有限的,這類超大質量恆星只是恆星中極少的一部分而且這類恆星因為內部核聚變反應強度很高,核燃料消耗迅速,其壽命非常短。絕大多數恆星的質量遠遠小於這一上限,例如太陽,就是一顆小質量恆星,叫黃矮星。

3樓:匿名使用者

恆星一生大概有以下階段:

1)星雲的收縮,一大片星際氣體在重力及外力的作用下,開始向內收縮。

2)星體與星雲分離。當星雲收縮到一定的程度後,星體會與原星雲分離,形成比較清淅的分界層。

3)星體在重力的作用下,繼續續收縮,核心溫度上公升,當越過一定溫度和壓力後,核心發生核聚變,這時,恆星就算是誕生了。

4)一般來說,恆星誕生之後,內部核聚變產生的向外壓力還是小於向內的引力的,恆星會進一步縮小,一直到向外壓力與向內的引力相平衡,這時恆星進入了主序期,將在一段很長的時間內保持穩定。

5)嚴格來說,單個恆星在主序期,如無其它伴星向它輸送氣體,它的質量\體積會由於核聚變及星風的作用下變小,同時外表溫度和亮度都會增加。主流科學家認為10億年後,我們的太陽亮度增加,會把我們的地球烤成一片荒漠。

6)在恆星未期,由於核心氫的消耗,無法有更多的核聚變提供向外的推力時,引力會使星體主體向內收縮,使核心溫度公升高,而在的星體外層的氫會在核心的表層開始聚變,這樣就形成了乙個不穩定的球體,核心內收縮,外層膨脹,就變成紅巨星啦。

7)最後是核心收縮溫度上公升到氦可以聚變的溫度時,星體的核心會突然炸起來,那就是氦閃了。這時星體的氣體外層會被炸開,形成乙個行星狀星雲。星體的核心也會外露出來,就是白矮星了。

這個階段,恆星也算已經死亡了。

8)以上是我們太陽大小的恆星的大概的演變,而大恆星\緊密雙星系統則會更複雜一點,這裡不細打字啦。

**********

至於恆星為什麼有大有小,這個與它形成時的星雲大小\密度以及擾力有關,吃氣體多了,就成了胖子,少了就成了紅矮星了。

以上希望你幫助你哦,天文學是很有意思的學科,它有點高高在上不食人間煙火的感覺,但它也能讓我們更能認清自己和世界,我們所謂春秋霸業,在宇宙這個範圍內看,更像是幾隻小小的細菌在「微」打「微」鬧且無足輕重.....所以天文學更能讓人謙卑哦。

恆星內部發生的核聚反應

4樓:匿名使用者

恆星是依靠內部較輕元素聚變為較重元素而發光發熱的。在恆星內部,無時無刻不在發生著各種各樣的核聚變反應,其中最重要的是氫聚變為氦的反應。

在不同質量的恆星中,氫聚變為氦的反應路徑也不同。在較小質量的恆星中,氫核的聚變反應是通過質子-質子鏈式反應發生的。其過程見下圖。

在反應鏈中,只有氫和氦兩種元素參與。這一反應鏈所需要的溫度較低,在1500萬度條件下就可以發生。在我們的太陽上,發生的聚變反應就是這類反應。

在質量較大的恆星中,由於中心溫度較高(2500萬度以上),會發生另一類氫聚變為氦的反應,稱為碳-氮-氧迴圈(c-n-o迴圈)。其反應路徑見下圖。

兩類反應的結果都是4個氫核(質子)聚合成為1個氦核,但c-n-o迴圈產生的能量多於質子-質子鏈式反應。這是必須的,因為大質量恆星內部引力也較強,需要更多的向外的輻射能來抵抗由外向內的引力。

在恆星內部氫原料用得差不多時,氫聚變為氦的反應強度會下降,向外的輻射壓也會隨之下降,引力會佔上峰。恆星會繼續收縮,使內部溫度公升高,會引發氦核的聚變反應,反應產物是碳。氦聚變為碳的反應產能較低,為抵抗由外向內的引力,反應強度就需要更高,因而氦的消耗速度是非常快的,幾千萬年,氦就會消耗完。

對於小質量恆星(如太陽),當內部物質基本都轉變為碳時,恆星的核聚變反應就停止了。此時的恆星已經成為了一顆紅巨星。當紅巨星的外殼消散到宇宙空間後,中間的恆星核就會暴露出來,就是以碳為主的白矮星了。

此後,由於白矮星已經沒有能量的補充,它會在數十億年的時間內慢慢冷卻,直到成為一顆冰冷的黑矮星。到白矮星階段,這顆恆星的壽命就算是到頭了。

對於大質量恆星,中心物質轉變為碳時,恆星還會繼續收縮,內部溫度還會繼續公升高,直到達到碳核的進一步聚變反應溫度。此後由於恆星物質構成已經很複雜了,從氫到碳的各種元素都有,因而進一步的核聚變反應也很複雜。會生成從7號元素氮到26號元素鐵的一系列聚變反應。

但核聚變反應到鐵時,也會停止。這是因為在所有元素中,鐵的原子核內能是最低的。見下圖。

不論是讓鐵核**(裂變),還是讓鐵核繼續增加重量(聚變),都需要給鐵核增加能量才行。而在恆星內部,所需要的能量還不足以做到。這樣一來,恆星的能量產生就停止了,向外用於抵抗引力的輻射壓也就沒有了,恆星會繼續收縮,而且收縮速度越來越快,到最後,外部物質向以鐵為主的恆星核下落的速度會超過10萬公里/秒,但到達鐵核時,會撞到一堵無比堅硬的「牆」,速度會瞬間降到零。

巨大的動能會瞬間轉變為熱能,使鐵核加熱到數十億度,鐵核的外層會在極高的溫度下發生**,把外層下落的物質炸開。這個過程叫「鐵心災變」。這就是超新星爆發。

在爆發的同時,在巨大的能量作用下,鐵核外層的一部分鐵會吸收能量,生成比鐵還要重的元素,從27號元素鈷直到92號元素鈾。而鐵核內部的鐵則會在內爆的壓力下,把鐵原子核外面的電子壓入原子核,與原子核中的質子結合,生成中子。內部的鐵全都會轉變為中子。

當外殼被炸碎,並消散到宇宙空間後,恆星的中心暴露出來,成為一顆質量巨大、尺度很小的中子星。

這些從氫到鈾的恆星物質消散到宇宙空間後,會與宇宙空間中原有的星際物質混合在一起,形成星際雲,並在引力擾動下,形成新的恆星和圍繞恆星執行的行星。我們的太陽、地球就是這樣形成的。地球上除氫和氦以外的各種物質就是這樣來的。

恆星上的核聚變反應就是這樣。

我們都是數十甚至上百億年前某顆超新星爆發的灰燼。

恆星內部能產生的金屬到嗎哪個?

恆星產生聚變的原因是,恆星為何會發生核聚變反應?

恆星是指靠聚變產生的能量能自身能放熱發光的星體。每顆恆星有孕育到誕生,再從成長到成熟,最後到衰老 死亡的整個過程。恆星一生的大部分時間,都因為核心的聚變而發光。聚變所釋放出的能量,從內部傳輸到表面,然後輻射至外太空。幾乎所有比氫和氦更重的元素都是在恆星的聚變過程中產生的。赫羅圖 見下圖 描述了許多恆...

核聚變技術難點與解決辦法可控核聚變的實現難點是什麼?

核聚變要比核裂變複雜 困難得多。而可控核聚變又要比製造氫彈難得多。先說一下歷史上可控核聚變碰到的難題 主要是溫度。因為氘核是帶電的,由於庫侖力的存在,很難把它們湊一塊兒,而聚變主要靠強核力,但是核子之間的距離小於10fm時才會有核力的作用。要湊那麼近,肯定需要極高的溫度 粒子動能 來克服庫侖力。所需...

如果核聚變研究成功了,這個世界會發生什麼變化

核聚變,又稱核融合 融合反應 聚變反應或熱核反應。核是指由質量小的原子,主要是指氘,在一定條件下 如超高溫和高壓 只有在極高的溫度和壓力下才能讓核外電子擺脫原子核的束縛,讓兩個原子核能夠互相吸引而碰撞到一起,發生原子核互相聚合作用,生成新的質量更重的原子核 如氦 中子雖然質量比較大,但是由於中子不帶...