恒星的演变
恒星的演化轨迹和星系演化的时间尺度
恒星的演化轨迹和星系演化的时间尺度恒星是宇宙中最为常见的天体之一，其演化轨迹和星系演化的时间尺度对于理解宇宙的起源和演变具有重要意义。
在这篇文章中，我们将探讨恒星的演化轨迹以及星系演化的时间尺度，帮助读者更好地理解宇宙的奥秘。
一、恒星的演化轨迹恒星的演化是一个复杂而长期的过程，它经历了从气体云团到成为红巨星或超新星的多个阶段。
最初，恒星诞生于星云中的气体密集区域。
通过引力作用，星云中的气体开始坍缩，并形成了致密的原恒星云核。
随着核心的坍缩，温度和压力逐渐增加，使得核心中的氢原子核发生融合反应，转化为氦原子核，释放出大量的能量。
这种核融合反应称为恒星的主序阶段，也是恒星寿命最为稳定的阶段。
在主序阶段，恒星通过平衡引力和核反应的能量释放，保持着恒定的亮度和温度。
然而，当恒星的核心核燃料耗尽时，核反应减弱，引力开始压缩恒星的外层物质。
这导致恒星外层膨胀，形成了红巨星。
红巨星继续进行核燃料的融合，但表面温度降低，亮度增大。
在红巨星的末期，核心再次坍缩，形成了一个极其密集的物质核心，称为白矮星。
白矮星虽然体积较小，但质量极大，密度极高。
它会逐渐冷却，最终成为黑矮星。
对于质量较大的恒星，它们的演化轨迹更加复杂。
当核燃料全部耗尽时，质量较大的恒星会发生引力坍缩，形成超新星爆发。
超新星爆发释放出巨大的能量，将大量物质抛射到宇宙中，形成新的星云。
特别重量级的恒星，还可以通过超新星爆发形成黑洞或中子星。
黑洞是一种密度极高、引力极强的物体，它具有吞噬周围物质的能力。
中子星则是一种直径仅约10公里的致密天体，其表面引力非常强大，可以产生引力波等引人注目的现象。
二、星系演化的时间尺度星系是由恒星、气体、尘埃和暗物质等组成的庞大天体系统。
星系在宇宙演化中起着举足轻重的作用。
然而，星系的演化时间尺度相对较长，远超过我们人类的寿命。
星系的形成通常源于原始宇宙中的微小密度涨落。
这些微小涨落逐渐扩大形成更大的结构，并通过引力作用将周围的物质吸引到一起。
恒星演变的阶段
恒星演变的阶段恒星演变的阶段是宇宙演进的一个重要组成部分。
恒星演变的阶段是指恒星在其漫长的生命周期中，从初始状态到最终死亡的演变过程。
这个过程可以分为几个关键阶段，从恒星诞生到恒星死亡，这些阶段在不同的恒星演变模型中可能会有所不同。
首先，我们来看恒星演变的初始阶段。
在这个阶段，一个恒星的核心开始形成，并开始通过核聚变过程产生能量。
这个过程会持续数百万年，直到恒星的核心耗尽所有的燃料。
然后，恒星演变的阶段进入到了恒星的表面阶段。
在这个阶段，恒星开始向外界释放其内部的能量，以光和热的形式。
这个过程会持续数十年，直到恒星的外层被耗尽所有的能源。
接下来，我们来看恒星演变的最终阶段。
在这个阶段，恒星的外层已经完全耗尽能源，恒星的核心也变得非常冷。
然而，恒星的生命并没有结束。
在这种情况下，恒星会不断地辐射出热量，使内部的物质得以重新结合。
这个过程会持续数百万年，直到恒星耗尽所有可用的能量，然后恒星就会熄灭。
然而，恒星演变的过程并不是一帆风顺的。
在恒星演变的的不同阶段，恒星可能还会面临一些挑战，如恒星风、超新星爆发、中子星碰撞等。
这些事件都可能对恒星演变的过程产生影响，使恒星的演变路径发生偏转。
此外，恒星演变的阶段还会受到恒星的质量、半径以及温度等因素的影响。
在所有的恒星演变模型中，恒星的质量似乎是一个关键的因素。
例如，质量较小的恒星更容易形成，并且其内部的核聚变过程也更容易发生。
而质量较大的恒星则不太容易形成，并且其内部的物质也更容易耗尽。
另外，恒星的半径也会对恒星演变的过程产生影响。
在所有的恒星演变模型中，似乎都存在着一个类似的关系：即恒星的半径越大，恒星演变所需的时间就越长。
总之，恒星演变的阶段是一个复杂的过程，可能会对恒星内部的物质和能量产生巨大的影响。
它决定了恒星的生死命运，也为我们提供了了解宇宙演进的一个宝贵机会。
太阳系的形成和恒星的演化PPT课件(初中科学)
太阳
太阳是太阳系的中心，也是由星云形成的 一颗恒星，恒星真的能永恒吗？
常见的恒星
红巨星
行星状星云
超新星
白矮星
中子星
黑洞
红巨星
红巨星，称它为“红”巨星， 是因为在这恒星迅速膨胀的 同时，它的外表面离中心越 来越远，所以温度将随之而 降低，发出的光也就越来越 偏红。不过，虽然温度降低 了一些，可红巨星的体积是 如此之大，它的光度也变得 很大，极为明亮。肉眼看到 的最亮的星中，许多都是红 巨星。红巨星的体 积很大，它的半径一般比太 阳大100倍。
太阳系是由一块星云收缩形成的，先 形成的是太阳，然后，剩余的星云物质 进一步收缩演变，形成地球等行星。
理论根据：八大行星绕日运行的特征
星云：是由气 体和尘埃物质 组成的巨大云 雾状天体。直 径大多十几光 年
一.原始的太阳星云是一个扁平的、自转的 气体尘埃圆盘。50亿年前原始太阳星云因 万有引力作用而收缩凝聚
思考： 了解了太阳一生的演变之后，你对宇
宙有了什么新认识。
宇宙也像恒星一样，也有产生，成长， 死亡的时候。
1.直径比太阳大数十倍、亮度比太阳大得多的 红色恒星是（ B ）
A.超新星 B.红巨星 C.白矮星 D.黑洞
2.有关黑洞的描述，正确的是（ C ） A.黑洞是宇宙空间中某些黑色区域，这里什么 物质也没有 B.黑洞不是恒星 C.黑洞的密度非常大 D.黑洞不断地向外面抛射着物质
讨论：这些恒星和太阳有什么不同？
红巨星：表面温度比太阳低，但体积比太阳大， 亮度比太阳高。
行星状星云：质量体积比太阳大，但亮度较暗。 超新星：亮光相当于10亿颗太阳 白矮星、中子星、黑洞：体积小、亮度低，但质
量大、密度极高。
二、恒星的演变
大质量恒星的演化过程
大质量恒星的演化过程
“恒星”是宇宙中最亮的天体，也是给宇宙带来活力的源泉。
大质量恒星是宇宙中最重要的物质源，因此研究其形成及演化过程对于理解宇宙的历史有着重要的意义。
大质量恒星是指质量超过8~20倍太阳的恒星。
它们的演化过程大致可以分为两个阶段：诞生阶段和衰变阶段。
诞生阶段（生成与发展）：大质量恒星从一团暗淡的星系气体中诞生，星系气体的高压，使其产生一团密集的云团，温度由外而内逐渐增加。
这团密集的云团会继续压缩，最终形成星团，它是一系列星体构成的大系统。
星团内部物质温度、密度和压强急剧上升，从而使得诞生了大质量恒星。
衰变阶段（演化与消亡）：大质量恒星的燃料消耗极快，造成内部的压力和温度急剧下降。
经过一段时间的演化，对恒星而言，当核燃料耗尽后，恒星本身将爆炸，形成星系外物质大量地被释放出来形成星系外物质特别丰富的“流体”，如星际介质。
在高压应力下，星系就会重新形成，这也是宇宙中物质循环的一部分。
大质量恒星的演化历程是一部千古轮回的故事，它们不但参与了宇宙对物质的轮回，同时也在影响宇宙的进化历程。
它们的衰变释放的物质，不仅可以进一步形成新的恒星和行星，更使宇宙中保持着一定的物质状态，而其形成和演化过程，也极大的促进了星系形成和宇宙进化的过程。
因此，研究大质量恒星的演化过程有着十分重要的意义，也是宇宙中物质轮回和演变的重要组成部分。
大质量恒星演化过程中存在许多未解之谜，多得天文学家留下了许多未能解答的问题。
为了更好地理解宇宙，我们应继续深入研究大质量恒星的演化，以便更深入地研究宇宙的演变历程，找到宇宙成因的答案，从而使我们对宇宙有更深刻的了解。
恒星的生命周期和演化
恒星的生命周期和演化宇宙之中，恒星的存在是一个充满神秘、让人惊叹的现象。
恒星照亮着宇宙，引导着我们了解宇宙大爆炸以来的历史和演化过程。
但是，恒星不是永恒存在的，它们经历着生命周期和演化过程。
在这篇文章里，我们将探讨恒星的生命周期和演变。
1. 恒星的形成和初期演化恒星的生命周期始于它们的形成。
恒星形成的过程是复杂而神秘的，目前科学家们还未完全理解这个过程。
一般而言，恒星形成于巨型分子云中，当这个云中的物质足够密集时，引力开始起作用，云中的气体开始向其中心集中，形成一个“原恒星”。
在原恒星中心，气体的密度和温度逐渐升高，当温度达到数万度时，核聚变开始发生，产生的能量开始向四周辐射，使得原恒星亮度增加，开始发出光芒，变成一个真正的恒星。
在新诞生的恒星中，核聚变是一项持续的过程，通过不断融合轻元素，恒星释放出更多的能量，并不断发出光芒照耀周围的空间。
在初期，恒星的寿命可以长达几十亿年，它们通过融合氢原子和氦原子来产生能量，维持自身的稳定状态。
2. 恒星的成熟期恒星的成熟期，也是它们寿命中的中期。
在这段时间里，恒星继续进行核聚变，并将能量释放到周围的空间。
随着时间的推移，恒星的核心中的氢原子不断减少，而氦原子开始积累。
这个过程将使恒星内部不断变化，而这些变化也反映在了恒星的质量、亮度、大小等方面。
对于比太阳质量大的恒星而言，成熟期相对较短。
当它们融合完氢原子，开始融合氦原子时，恒星的温度和压力开始上升，恒星会变得更加明亮。
大质量恒星的成熟期仅仅只有数百万年，然后它们就进入了它们的衰老期。
恒星质量越大，其成熟期就越短。
3. 恒星的终老期当恒星用尽了内部的燃料时，它将开始进入终老期，这一时期可能会非常短暂但却非常重要。
在终老期，恒星的核心会塌缩成一个非常小但极度密实的天体，如中子星或黑洞。
在这个过程中，恒星会释放出大量的能量，形成剧烈的爆炸，这种爆炸被称作超新星爆发。
对于一些质量较小的恒星来说，它们可能不会经历超新星爆发，而是会在内部膨胀的过程中，失去外层的物质，并变成白矮星。
恒星和行星的形成和演化
恒星和行星的形成和演化恒星和行星是宇宙中最为常见的天体，它们在宇宙长时间的演化过程中起到了重要的作用。
本文将探讨恒星和行星的形成以及它们在演化中所经历的过程。
一、恒星的形成和演化恒星是宇宙中的光源，其形成和演化是宇宙进化的基石之一。
恒星形成的起源可以追溯到星云阶段。
当一团巨大的分子云受到一定的扰动时，分子云开始收缩，并形成密度更高的气体球体。
这个球体继续收缩，增加了其重力，并导致球体内部温度的急剧上升。
当球体内部温度达到一定程度时，氢核聚变反应开始发生，释放出巨大的能量。
恒星就在这一过程中形成了。
恒星的演化过程可以分为主序星、红巨星和白矮星几个阶段。
主序星是恒星的成熟阶段，恒星通过核聚变反应维持着平衡状态。
当主序星的核燃料耗尽时，恒星进入红巨星阶段。
在这个阶段，恒星会膨胀并吞噬它周围的行星，甚至可能形成行星状物体。
最终，红巨星会释放大量的物质，并形成行星状星际云。
最后，恒星会脱离它的外层气体，并形成白矮星。
白矮星是一个非常稳定且冷却的天体。
二、行星的形成和演化行星是围绕恒星运行的天体。
它们的形成和恒星有着紧密的联系。
行星形成的起源可以追溯到原行星盘阶段。
当一个恒星形成时，周围会形成一个旋转的气体盘，这就是原行星盘。
原行星盘中的微小尘埃会逐渐聚集形成更大的团块，最终形成行星。
行星的演化过程可以分为几个阶段：原行星盘阶段、岩石行星阶段和气体巨型行星阶段。
在原行星盘阶段，尘埃从盘中不断聚集形成行星。
在岩石行星阶段，形成了类似地球或火星的类似行星。
这些行星被认为是富含岩石和金属的固体体。
在气体巨型行星阶段，行星进一步增大，吸收了大量的氢和氦气体。
这些行星被认为是由气体组成的巨大的行星，如木星和土星。
行星的演化过程还包括了行星表面的地质活动、行星大气层的演变以及行星的卫星和环系的形成等内容。
行星表面的地质活动包括火山喷发、地震等，这些都是行星内部热量释放的表现。
行星的大气层演变包括气候变化、温室效应等，这些都是大气层中的物质和能量交换过程。
恒星演变
质量比太阳大的恒星：星云→原恒星→主序星→亮星→红巨星→超新星→中子星或黑洞（视质量而定，超大质量的变黑洞）
星云 →原恒星：在万有引力的作用下，高的部分吸引而向其聚集。当聚集到一定程度后，中心部分处于高温高密状态，并产生向外的热辐射，形成原恒星，随后内核温度急剧增加，直到可以产生核反应。
超新星→中子星：。爆发产生的巨大喷流会把恒星的外层物质喷发成星云，而内层的物质则会把核外电子压缩进原子核，和质子结合成中子。此时物质完全由中子组成。这就形成了中子星（1.4至3倍太阳质量）
超新星→黑洞：恒星因为爆炸后种子内核的剧烈坍塌会成为黑洞（3倍以上太阳质量）
红巨星→白矮星：红巨星坍缩，温度上升，成为白矮星（恒星质量不大）
红巨星→ 超新星：红巨星的氦会很快消耗掉，没有爆炸力的支撑，横行会向内部迅速坍塌，并引发更多的聚变，知道所有原子聚变为铁，因为铁原子核实最稳定的，不论聚变裂变都不会释放能量，也就是恒星至此没有了能量来源，会在引力的作用下迅速撞向中心，并反弹，这就是超新星爆炸（恒星质量大，质量相当于太阳质量的8~20倍的恒星）
原恒星→主序星： 当原恒星中心的温度达到1000万K左右时，氢核聚变为氦核的热核反应持续不断地发生。由于核反应产生的巨大的辐射能使恒星内部压力增强到足以和引力相抗衡，恒星进入一个相对稳定的时期，这个时期的恒星称为主序星
主序星→红巨星：当恒星核的氢烧完后，它们就离开主序，开始氦燃烧而成为红巨星
太阳系的形成和恒星的演化(PPT课件(初中科学)26张)
制作模型
把准备好的沙子分成三堆，分别制作太阳系形成三个阶段的模型： 1.圆盘状星云阶段。 2.早期太阳形成阶段。 3.行星形成阶段。
3.有关太阳系形成的其他学说
——至今已有五十多种
①康德—拉普拉斯星云说：
②灾变说：
灾变说认为地球等行星的物质是因为某种偶然的巨变（如另一颗恒星 接近太阳或与太阳相撞）而从太阳中分离出来的。
4．阅读材料，回答下列问题。 天文学家认为星云物质在某些条件下会形成原恒星，原恒星不断收缩，
内部温度和压力升到相当高，然后进入被称为主序星的稳定期。太阳目前 正处于主序星演变阶段，它主要由正、负电子和质子、氦的原子核组成。 维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应。在演变末期，太阳将离开主序星 阶段膨胀而转化为红巨星的演变阶段，然后塌陷为密度很大的白矮星，最 终将慢慢熄灭，变成一颗看不见的黑矮星，成为星云的一部分。 （1）地球只接受了太阳辐射能的二十二亿分之一，就使地面温暖、万物生
星云是由气体和尘埃物 质组成的巨大云雾状天体。
圆盘内的元素通过衰变释放能量，辐射升温，尘埃粒子 蒸发为气体，圆盘中心的气体倒塌收缩形成早期太阳。
③行星形成阶段：
星云是由气体和尘埃物 质组成的巨大云雾状天体。
剩余的星云物质进一步收缩演变，形成地球等行星。
星云学说推论的重要根据：
只有太阳和太阳系的行星形成 于同一个旋转的星云云盘，太阳的 自转方向和太阳系的行星的公转方 向才会一致；形成太阳系的行星的 物质来源于同一个扁平的星云云盘， 才导致太阳系的行星公转轨道几乎 位于同一平面上。
情境导入
同学们都知道这是一幅什么图片吧？
这就是我们生活的太 阳系，我们已经知道一些 关于太阳和太阳系八大行 星的相关知识，并且上一 节课我们也学习了关于宇 宙起源的知识。那么，大 家知道太阳系是怎样形成 的吗？
恒星的演化阶段
恒星的演变
恒星的演变不同的恒星，会有不同但是总体大致相似的一生1、形成阶段：恒星在一片混沌的星云中由星云气体和尘埃汇集而成，星云的中间部分逐渐凝结在了一起形成了一颗星体（这颗星体叫做原恒星），而外部星云则开始形成一个圆环，围绕着中心星体旋转。
而这些外围星云，则是后面形成诸行星和其它星体的材料。
2、幼年阶段：当恒星的质量因为星云中的气体、尘埃不停聚集而变大，最终导致内部温度达到了足够发生核反应时，这颗星体就被“点燃”，开始了全星体范围的核聚变反应，一颗恒星就此诞生了。
恒星在幼年阶段亮度较暗，但是却可以放射出比中年期更为强大的恒星风。
3、中年期（主序星期）：这时候恒星稳定“燃烧”，主要发生氢元素的核聚变反应，它的光、热和引力稳定而深远地影响着它所统治的星系。
4、晚年期：这时候的恒星内部氢元素消耗殆尽，接着恒星的氢元素聚变产生的热膨胀力以及辐射能不能够和恒星本身的万有引力相抗衡，接着恒星坍缩，当坍缩的恒星达到了氦元素聚变的温度时，氦元素开始聚变，氦元素聚变可以释放出比氢元素聚变还要巨大的能量，使得恒星极不稳定。
如果是中小型行星（除了棕矮星和小型红矮星），则有：氦元素聚变产生的热膨胀力和辐射能大于恒星本身的万有引力，这使得恒星变得很大很大，体积要大上几百倍甚至几千倍，亮度也因为聚变能量更大的氦聚变而变得亮很多。
这个阶段叫做恒星的红巨星阶段。
由于恒星的质量有限，恒星不能再进行坍缩，热量无法再次集中，所以氦元素只聚变为了碳元素，没有引发下一步聚变。
恒星得以保持上亿年甚至更久的红巨星阶段。
如果是大行星或者是巨行星，则有：氦元素聚变为碳元素，而其聚变产生的热膨胀力和辐射能不足以和恒星巨大的万有引力相抗衡，恒星并没有膨胀为红巨星，而是开始了碳元素的核聚变反应，而碳元素和核聚变反应放出的能量更为巨大，恒星的体积变大，光度变大几百倍甚至几千倍，颜色变成白色甚至是蓝白色，这个阶段叫做超新星阶段。
这个阶段的恒星像硝化甘油炸弹一样极度不稳定，很有可能下一秒钟就发生超新星爆发。
恒星的演化
【摘要】恒星来之于星云又归之于星云，本文对恒星由星云中诞生、经过主序星红巨星阶段、逐渐步入晚期，到最后演化成白矮星、中子星、黑洞的整个过程进行了一个概述。
【关键词】恒星演化、星云、原恒星、主序星、红巨星、爆炸、超新星、中子星、白矮星、黑洞恒星的一生大致可分为四个阶段引力收缩阶段,主序星阶段,红巨星阶段和晚期阶段。
引力收缩阶段是恒星的幼年期,即由星际物质形成恒星的过程。
星际物质的成分主要是氢,质量百分比在70%,其次是氦不足37% ,还有极少量的氧、碳、氮等等，其密度极小，但体积和质量巨大。
此过程分为两个阶段：一：星云坍缩为原恒星。
此过程中引力起支配作用，表现为物质处于自由下落状态的快收缩过程。
星云的密度增大，温度升高，当核区温度升高到2 000 K 时, 氢分子开始分解成氢原子, 同时吸收大量的热量, 促使中心区域坍缩为一个体积更小、密度更大的新内核, 也就是原恒星。
二：原恒星进而坍缩为恒星的慢收缩阶段。
当所有分子氢都离解完时, 吸热机制消失,但收缩仍在持续进行, 而原恒星物质所受到的引力(向内)与辐射压力(向外)近乎势均力敌。
收缩使热量增加, 其中一部分辐射逸出原恒星外, 其余部分使原恒星物质温度进一步上升。
当温度升高到700 万度或更高时, 核区开始出现氢聚变为氦的热核反应, 这一反应所产生的热量足以与向外逸出的热量相当, 慢收缩过程结束, 而原恒星便演变为一颗真正的恒星——主序星。
主序星阶段是一个相对稳定的长时期，此过程是恒星以内部氢氦聚变为主要能源的发展阶段，是恒星的“青年时代”，也是恒星一生中最长的黄金阶段，占据了它整个寿命的90%。
这段时间，恒星相对稳定，向外膨胀和向内收缩的两种力大致平衡，恒星基本上不收缩也不膨胀，并且以几乎不变的恒定光度（所谓“光度”，就是指从恒星表面以光的形式辐射出的功率）发光发热，照亮周围的宇宙空间。
但在其内部内部进行着剧烈的氢核聚变为氦核的反应，核反应产生的热能全部用于热和电磁辐射及微粒子辐射，恒星温度不变，在主序上的位置也不变，在中心的氢耗尽时逐渐形成一个不再产能的氦核，使其温度不再改变即同温，当同温氦核质量达到恒星质量的10%—15% 时,同温氦核开始顶不住星体的自吸引氦核会猛烈坍缩,释放出巨大的引力能。
恒星演化过程的物理描述
恒星演化过程的物理描述在我们的宇宙中，恒星的形成、演化和死亡都是一个充满启发性和令人研究的问题。
恒星是太阳系和生命存在的基石，因此研究恒星的演化过程可以帮助我们更好地理解宇宙的运作和演变。
恒星的发现与演化恒星被定义为在太阳系以外的几百 billion 个太阳中，由于独立引力稳定，核融合引起光和热发射等原因而呈现出均衡状态的天体。
恒星是宇宙中最常见的物质，它们占据着宇宙的每个角落，包括星系、星云和行星。
在太阳系的中心处，一个巨大的氢云塌缩成了一个球状的天体。
这个天体中包含了巨量的氢和氦，通过引力的作用，我们称它为原恒星。
原恒星的形成是一个复杂且多方面的过程。
它涉及了星际物质的冷却，气体的收缩，形成旋转和电离等几个阶段。
恒星一般可分为质量较小的红矮星、类太阳星和质量较大的超巨星等几种类型。
恒星的演化过程与其起始的质量有关。
一般来说，恒星的质量越大，其能量输出和较短的生命能力就越大。
恒星的物理演化恒星的演化过程中涉及到的物理学原理相对较多，包括重力、热力学等等。
让我们一起来看看，恒星演化中最关键的物理原理。
引力：恒星的演化是以引力为基础的。
恒星初始的氢云塌缩成球形，原恒星内部的气体密度和温度增加，从而产生引力。
这个引力越来越大，最终压缩原恒星的核心部分并使产生核融合的温度和压力。
核融合：核融合是一种强大的力量，它使氢元素转变成氦元素，并释放出大量的能量。
恒星的核心处氦元素逐渐增多，引起核反应链的变化，此时，恒星的太阳核心密度增大50倍以上，能够产生能量，从而抵抗引力的作用。
这样，恒星的中心区域被维持在一个相对稳定的状态。
恒星的压力-温度关系：使恒星维持稳定状态的另一个因素是气体的热力学。
恒星较内部的温度和压力高，因为它需要在核心形成很高的压力来维持核反应。
恒星的能量输出和内部温度是紧密相关的，而能量输出与恒星大小成反比。
因此，远离恒星核心的元素通常更易受热，并有机会逃脱恒星的引力。
流体力学：流体力学被认为是恒星演化中的一个重要物理学过程。
恒星的演化过程
恒星的演化过程
恒星的演变过程：诞生、成年期、中年期、衰退期。
诞生：恒星的演化开始于巨分子云。
一个星系中大多数虚空的密度是每立方厘米大约0.1到1个原子，但是巨分子云的密度是每立方厘米数百万个原子。
一个巨分子云包含数十万到数千万个太阳质量，直径为50到300光年。
成年期：形成主序星，恒星形成之后会落在赫罗图的主星序的特定点上。
小而冷的红矮星会缓慢地燃烧氢，可能在此序列上停留数千亿年，而大而热的超巨星会在仅仅几百万年之后就离开主星序。
中年期：形成红巨星，超巨星。
在形成几百万到几千亿年之后，恒星会消耗完核心中的氢。
大质量的恒星会比小质量的恒星更快消耗完核心的氢。
在消耗完核心中的氢之后，核心部分的核反应会停止，而留下一个氦核。
衰退期：晚年到死亡以三种可能的冷态之一为终结：白矮星，中子星，黑洞。
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恒星演变的过程
恒星演变的过程恒星是宇宙中最常见的天体之一，它们通过持续的核聚变反应产生能量，并经历着漫长而复杂的演变过程。
本文将介绍恒星从形成到死亡的演化过程。
一、恒星的形成恒星的形成通常发生在星云中，星云是由气体和尘埃组成的巨大云团。
当某个星云区域的密度较高时，引力开始发挥作用，导致云团内部的气体逐渐凝聚。
这个过程被称为引力坍缩。
引力坍缩使星云中的气体凝结成小型的球状物体，称为原恒星。
原恒星会随着引力的作用而不断增大，并吸引更多的气体。
当原恒星的质量达到一定程度时，核聚变反应开始发生。
二、主序阶段在核聚变反应中，原恒星的核心温度和压力足够高，以使氢核融合成氦核，释放出大量的能量。
这个阶段被称为主序阶段，恒星将在这个阶段持续数十亿年。
在主序阶段，恒星的质量和光度之间存在一定的关系。
质量较小的恒星会比较冷暗，而质量较大的恒星则会更加明亮。
这是因为较大质量的恒星核心温度更高，能够产生更多的能量。
三、巨星阶段当恒星的核心的氢燃料耗尽时，核聚变反应将停止。
此时，恒星的核心会收缩，同时外层的氢燃料仍在燃烧。
这个过程会导致恒星外层膨胀，形成一个巨大的气体球体，称为红巨星。
红巨星的外层温度较低，但体积巨大，因此它看起来呈现出红色的光谱。
在巨星阶段，恒星会继续燃烧氢燃料，释放出更多的能量。
这个过程持续时间相对较短，通常仅为几百万年。
四、恒星的末期当恒星的外层燃料耗尽时，核心的压力将无法维持，导致核心发生坍缩。
对于质量较小的恒星，核心坍缩后会形成一个白矮星，它的体积非常小，但质量仍然很大。
对于质量较大的恒星，核心坍缩后会形成一个中子星或黑洞。
中子星是由极度密集的中子组成的天体，而黑洞则是由引力坍缩形成的，其密度极高，甚至连光都无法逃离。
总结：恒星的演变过程经历了形成、主序阶段、巨星阶段和末期。
从星云中的引力坍缩，到核聚变反应在主序阶段持续释放能量，再到巨星阶段的红巨星膨胀和末期的核心坍缩形成白矮星、中子星或黑洞，每个阶段都是恒星演变中的重要环节。
8、恒星演化
10
恒星的晚期演化-1 恒星的晚期演化-
主序星 <3M
⊙
红巨星 H He
氢耗尽核心收缩外层膨 胀,两层热核反应 T<4000K O-C 核心
核心密度大于 行星状星云
6 × 10 7 g / cm 3 , T 5 万开
电子简并 黑矮星 白矮星 致密核
11
蚂蚁星云
这是一颗恒星死亡的照片,从地面的望远镜看去, 这是一颗恒星死亡的照片,从地面的望远镜看去, 这个星云长得很像一只蚂蚁,所以又称为蚂蚁星云. 这个星云长得很像一只蚂蚁,所以又称为蚂蚁星云. 用哈勃望远镜拍摄, 用哈勃望远镜拍摄,该星云的精细结构变得比地面清 楚十倍,就连两端突出的波瓣也一览无遗. 楚十倍,就连两端突出的波瓣也一览无遗.蚂蚁星云 又被称为Menzal 3是所有已发现的行星状星云中最值 又被称为Menzal 3是所有已发现的行星状星云中最值 得研究的, 得研究的,因为从研究中可以了解我们太阳未来死亡 后的命运,与蚂蚁星云相类似的行星状星云还有M2后的命运,与蚂蚁星云相类似的行星状星云还有M29蝴蝶星云及Eta Carinae星云,这都是恒星迈向死亡 蝴蝶星云及Eta Carinae星云, 星云 的景像,而蚂蚁星云的规模比M2- 要大, 的景像,而蚂蚁星云的规模比M2-9要大,爆发速度 也较快十倍,与位於船底座超重的Eta Carinae星云 也较快十倍,与位於船底座超重的Eta Carinae星云 喷发模式又很类似,是相当特殊的情况. 喷发模式又很类似,是相当特殊的情况.
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奇异的SS433 奇异的SS433
恒星状特殊天体,位于天鹰座α 牛郎星) 恒星状特殊天体,位于天鹰座α(牛郎星)附近 1978年发现它的( 1978年发现它的(氢,氦)光谱中有"三重现象" 年发现它的 光谱中有"三重现象" ( 多普勒效应) 多普勒效应) 红移和蓝移 同时存在 ? ?(164天 红移量始终大于蓝移量? 周期性变化 ?(164天)? 红移量始终大于蓝移量? 多普勒效应解释SS4333光谱中的 三重现象" 光谱中的" 多普勒效应解释SS4333光谱中的"三重现象"遇到困 难 不象塞曼效应 ? X射线源 ? 1979年提出两类模型 1979年提出两类模型 喷流模型 黑洞模型 多年来一直不断研究 目前的观点
恒星的演化PPT教学课件
中子星
质量约是太阳4－10倍的恒星在超新星 爆炸的过程，遗留下来的核心变成一颗体积 很小，质量却很大的中子星，由中子构成， 密度为水的1014倍，仅1cm3的质量就有全 球人类那么重，直径仅为30km。
超 新 星
超新星是恒星在死亡前的一次大爆发， 所释放的能量，发出的亮光相当于十亿颗太 阳。每一颗恒星一生之中最多只可能发生一 次。
超新星爆发是宇宙中生命的摇 篮。
发 展 阶以 段氢 －核 主聚 序变 星为
主 要 能 源 的
红巨星
红巨星极为 明亮，肉眼看到 的最亮的星中， 许多都是红巨星。 红巨星的体积很 大，它的半径一般比太阳 大100倍。
白矮星
白矮星的体积小、亮度低，但 质量大、密度极高。它的密度在1000万吨/ 米3左右。白矮星是一颗已死亡的恒星，中 心的热核反应已停止 。
黑洞
黑洞会把附近所有的物质都吸进去，就连 光线也会被吞没，所以我们是看不见黑洞的。但 是我们可以从邻近恒星的物质被吸入黑洞时的情 形，证明黑洞的存在。
恒星的一生
通过天文观测和发现逐步证实和完善了恒星 的演化理论。
星际气体 收缩形成 原恒星
主序星
太阳 红巨星 白矮星 暗矮星
主序星 大恒星
超红巨星
中子星 超新星
• 夏季和冬季的太阳高度有何不同？
第三节 影响气候的主要因素
• 气候寒冷干燥 上述三个特点 各指那个带？
第三节 影响气候的主要因素
• 非洲大部分位于哪个带？ • 欧洲大部分地区位于哪个
带？ • 绝大部分位于南寒带的是
哪个洲？ • 我们青岛在哪个带？ • 青岛有太阳直射现象吗? • 青岛哪个季节昼长夜短？
星际云或其中的星云 → 主序星 → 红巨星 → 新星或超新星（演变时的爆炸） → 中子星（脉冲星、冷却发光发热） → 黑矮星（不发光、发热）
恒星的演变
恒星的演化社会工作11-1班 09号高丹内容摘要：恒星演化就是一颗恒星诞生后，在引力、压力和核反应的作用下，恒星结构随时间而变化，直至能量耗尽，变为简并星或黑洞的过程。
恒星演化是是十分缓慢的过程，我们根据对各种各样的恒星的观测和理论研究，弄清楚了恒星的一生是怎样从孕育到诞生，再从成长到成熟，最后到衰老、死亡的整个过程。
本文对恒星由星云中诞生、经过主序星红巨星阶段、逐渐步入晚期，到最后演化成白矮星、中子星、黑洞的整个过程进行了一个概述。
Abstract: stellar evolution after the birth of a star, gravity, pressure, and the role of the nuclear reaction, the stellar structure over time change until the energy is exhausted into the process of degenerate star or black hole. Stellar evolution is very slow process, based on observational and theoretical studies of a variety of stars, clear how the star's life is from conception to birth, and then grow to maturity, and finally to the aging and death throughout the process. Of stars born from the nebula gradually into the late main sequence star red giant phase, and finally evolved into white dwarfs, neutron stars, the whole process of the black hole, an overview.关键字：恒星演化、星云、原恒星、主序星、红巨星、爆炸、超新星、中子星、白矮星、黑洞Keywords: evolution of stars, nebula, protostar, main sequence stars, red giants, explosion, supernovae, neutron stars, white dwarfs, black holes一、恒星的诞生恒星最初诞生于太空中的星际尘埃，科学家形象地称之为“星云”或者“星际云”，其主要成分由氢组成，密度极小，但体积和质量巨大。
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(4) 水平支 (horizontal branch) H-R图：恒星向左下方移动至 水平支 内部过程： 核心He （壳层H）燃烧 →Rc↑ →Tc↓ →R↓ →T↑
(5) 渐进巨星支 (asymptotic giant branch) H-R图：恒星向右上方再次 攀升成为红超巨星 内部过程： 核心He枯竭（CO核） →R c↓ →Tc↑ →壳层He和H燃烧 →L↑ R↑ T↓
A Massive Star at The End of Its Life
核坍缩与超新星爆发
核心核反应停止 R c↓Tc↑ Fe核光致离解 4He光致离解 e- + p → n + νe 能量损失→ Pe↓ R c↓→Tc↑ 星核坍缩 当ρc =ρnu，核坍缩停止 →激波反弹 →壳层抛射 →II型超新星爆发 →中子星
产物：
膨胀气壳（超新星遗迹）+ 致 密天体（中子星或黑洞）
SN 1998aq in the galaxy NGC 3982
历史超新星
爆发时间 (AD) 光度极大星等 185 ? -8 393 -1 837 ? 1006 1054 1181 1572 1604 1680 1987 -8 ? -10 -5 -1 -4 -3 5? +2.9 发现者 中国天文学家 中国天文学家 中国天文学家 中/阿天文学家 中/日天文学家 中/日天文学家 Tycho Brahe Kepler John lamsteed Ian Shelton 遗迹 RCW 86 IC 443 SN 1006 Crab Nebula 3C 58 Tycho Kepler Cas A SN 1987A
第三章 恒星的演化
§3.1 主序星的演化 §3.2 恒星主序后的演化 §3.3 恒星演化的观测证据
§3.1 主序星的演化
1. 恒星演化的基本原理
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！
沙漏星云
蝴蝶星云
The Eskimo Nebula
2．较高质量 (M > 2.25M⊙) 恒星的演化
(1) 与低质量恒星演化的主要区别 恒星内部的H燃烧通过CNO循环进行，内部温 度更高，辐射压对维持恒星的力学平衡起更大 的作用，主序寿命更短。 He核不再是简并的，C和更重元素的燃烧可以 进行。 核心区核反应产生的能量主要以对流的方式向 外传递。
(2) 中等质量（M＝5M⊙）恒星的演化
在H-R图上演化轨迹 1. 恒星向右方移动成为红 超巨星。 2. 恒星向左方移动。 3. 恒星向右上方攀升至红 超巨星。 4. 恒星向左方移动，然后 折向右下方(?) 恒星内部物理过程 核心H枯竭（He核）→壳层H燃 烧。 核心He平稳燃烧→Rc↑→R↓→T↑ 核心He枯竭（CO核） →壳层He和H燃烧 →R↑→T↓ 红超巨星 ( 热脉冲、超星风 ) →行星状星云 + 高温简并CO核 CO核坍缩→高温白矮星 白矮星冷却→黑矮星
不同质量主序星的演化时标
M (M⊙) tn (yr) 30 2×106 15 107 1.0 1010 0.5 6×1010
主序星的内部化学 组成的变化
随着核反应的进行，核心 区的H元素丰度逐渐减小， 直至枯竭，全部转变成 He。
演化路径
核反应 →核心区粒子数n↓→P c↓ → 核心收缩R c↓ R → 核心区温度Tc↑，核反应 产能率ε↑ → 光度L↑ → 包层压力P↑ → 恒星半径R↑ 主序带：主序星从核心H 燃烧开始到结束在H-R图 上占据的带状区域
分类：I型（Ia, Ib/Ic）—无H线；II型—有H线 光变曲线不同
爆发机制： Ia超新星爆发：双星系统中，吸积白矮星中的C爆燃。 Ib/Ic, II型超新星爆发：大质量恒星的核坍缩。
TWO TYPES OF SUPERNOVAE
Supernova Type
Spectrum Parent Star Trigger mechanism Explosion mechanism Left behind Debris
高质量恒星的一生
(5) 超新星 (supernovae) 和超新星遗迹 (supernova remnants)
II/Ib/Ic型超新星—高质量恒星在演化末态发生的 剧烈爆炸。
星系M 51中的SN 1991T
特征：
光度L～107-1010 L⊙， Lf /LI ～ 108 爆 发 能 E～1047-1052 ergs-1 （99% 中 微 子 ， 1 % 动 能 ， 0.01%可见光） 膨胀速度v～103-104 kms-1
Russell-Vogt 原理
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。
恒星演化时标
(1) 核时标 (nuclear timescale) 恒星辐射由核心区（约1/10质量）核反应产生的 所有能量的时间。 tn ＝ E/L ＝η△Mc2/L ≈ 0.7% 0.1Mc2/L ≈ (1010 yr) (M/M⊙) (L/L⊙)-1
低质量恒星的一生
行星状星云 (planetary nebulae)
低质量恒星在死亡时抛出的气体包层，受到中 心高温白矮星的辐射电离而发光。 通常为环形，年龄不超过~5×104 yr。
螺旋星云 Helix Nebula
Ring Nebula
哑铃星云Dumbbell Nebula
Cat's Eye Nebula
Type Ia
Type II
3 x 108 L⊙
Maximum Luminosity 3 x 109 L⊙
No H lines Lines of Hydrogen lines many heavy elements White dwarf in binary system Mass transfer from companion Massive star Collapse of iron core
§3.2 恒星主序后的演化
星的演化 M＝1M⊙恒星 (1) 脱离主序——亚巨星支 (subgiant branch) H-R图：恒星逐渐向右脱离 主序。 内部过程：核心H枯竭，体 积膨胀。
1.低质量 (M <2 .25M⊙) 恒
(2) 红巨星支 (red giant branch) H-R图：恒星向右上方攀升成为 红巨星。 内部过程：核心H枯竭 →Rc↓ → Tc↑ 核区电子简并 →壳层H燃烧 →R↑→T↓ →在恒星包层，对流传递能量 →L↑
热脉冲 (thermal pulses) H-R图：恒星移至渐进巨 星支顶点。 内部过程： 壳层He闪（不稳定燃烧） →恒星脉动（热脉冲） →抛射红巨星的包层 （25%-60%质量） →行星状星云 + 高温简并 CO核心
(6) 行星状星云的CO核心坍 缩成白矮星 H-R图：恒星向左方移动。 内部过程： 核心收缩→T↑ 行星状星云向外弥散 (7) 白矮星冷却 H-R图：恒星向右下方移动。 内部过程： 白矮星冷却→黑矮星。
Structure of A Red Giant
(3) He闪 (Helium flash) H-R图：恒星攀升到红巨星支的 顶点。 内部过程： 核心He开始燃烧（Tc～108 K） →Tc↑（简并→ R c不变） →ε↑→Tc↑→(..) →核心He爆燃 (△t ~minutes, L ~ 1011L⊙) →电子简并解除
典型的超新星遗迹
Crab Nebula - Optical and X-ray
Tycho Nebula
天鹅圈 Cygnus Loop
脉冲星
Puppies A
不同质量恒星的演化结局
恒星初始质量 (M⊙) < 0.01 0.01 < M < 0.08 0.08 < M < 0.25 0.25 < M < 8 8 < M < 12 12 < M < 40 M > 40 演化结局 行星 褐矮星 He白矮星 CO白矮星? ONeMg白矮星? 超新星→中子星? 超新星→黑洞?
SN 1987A in X-ray
环状星云的结构
超新星遗迹
超新星爆发抛出的大量物质在向外膨胀过程中 与星际物质和磁场相互作用而形成的气体星云。 强射电辐射和高能辐射源（同步加速辐射，激 波加热）。 年龄 ≤ ~105 yr 形态分类： 壳层型（辐射主要来自纤维状的球形壳层和星 际气体的相互作用）。 混合型（辐射来自遗迹整个区域，并且由中心 的脉冲星提供能源）。
恒星统计与演化
如果相同质量的恒星的演化过程基本 相同，在H-R图上恒星的不同类型反 映它们处于不同的演化阶段。 如果恒星的诞生率和死亡率一致，在 H-R图上某一类恒星数目的多少就反 映了恒星在该演化阶段所停留时间的 长短。
2. 主序星的演化
主序星的性质
均匀的化学组成 核心H燃烧 质量范围: 0.08 M⊙ < M < ~100 M⊙ 质光关系和质量-半径关系
(2) 热时标 (thermal timescale) 恒星辐射自身热能的时间，或光子从恒星内部到 达表面的时间。 tth ＝ (0.5GM2/R)/L ≈ (2×107yr) (M/M⊙)2 (R/R⊙)-1 (L/L⊙)-1 (3) 动力学时标 (dynamical timescale) 如果恒星的内部压力突然消失，在引力作用下恒 星坍缩的时间。 td ＝ R/V ≈ (R3/GM)1/2 ≈ (27 min) (R/R⊙)3/2(M/M⊙)-1/2
3. 恒星演化与元素合成
5M⊙恒星的演化
中等质量恒星的演化
(3) 高质量恒星的演化
演化表现 ： O型星→蓝超巨星→黄超巨星→红超巨星→超新星