恒星的一生

地球上的生物因高温而全部
绝种。
红巨星:哈勃望远镜所拍摄的参宿四(Betelgeuse)
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
1998 哈勃望远镜发現圆盘环绕这巨大黑洞 (质量达三亿个太阳)的黑洞，而围绕它的是椭 圆星系NGC7052。
黑洞
质量比太阳大10倍以上的恒星，超新星爆炸后会形 成“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。但是如 果黑洞附近有另外一颗恒星，我们可以从这颗邻近恒星 的物质被吸入黑洞时的情形，证明黑洞的存在。
超新星 中子星 黑洞
↑蟹状星云的可 见光脉冲变化
蟹状星云(Crab Nebula)中的中子星
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。
星际气体 主序星 红巨星 白矮星
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。
星際氣體 主序星 紅巨星 白矮星
踏上死亡路途的大质量恒 星都会以超新星爆发的形 式，把整个外壳拋掉，而 遗留下來的核心必然在引 力作用下继续塌缩，形成 中子星。中子星的大小只 有三十公里，密度更是水 的1014倍。中子星周期性 地发射出一个射电脉冲。 当中子星年龄越大，脉冲 周期便越长。
星际气体 主序星 红巨星 白矮星 超新星 中子星
黑洞
一个恒星的氢燃料用完后核
心引力的作用下再度压缩，
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
温度上升把离核心不远的氢
壳层燃点，释放的辐射和总
能量比以前还多，使外层膨
↑↑
胀，但膨胀又使温度下降，
恒星便踏入红巨星的阶段。 当太阳变成红巨星的形态时， 直径将大增，水星将被吞并，
箭头所指是猎 户座参宿四
第三节 恒星的一生
太阳
这是一个恒星
“康德—拉普拉斯星云说”
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 质进一步收缩演化，形成地球等行星。
这些都是恒星，你认识吗？
红巨星
超新星
行星状星云
白矮星
中子星
黑洞
星际气体 主序星 红巨星 白矮星 超新星 中子星
黑洞
原本太空中并没有任何恒 星，
白矮星:M4星图中的白矮星 (White Dwarf Stars in Globular Cluster M4)
白矮星
白矮星是一种很特殊的天体， 它的体积小、亮度低，但质量大、密度极高。 它的密度在1000万吨/立方米左右。白 矮 星是一颗已死亡的恒星，中心的热核反 应 已停止 。
星际气体 主序星 红巨星 白矮星 超新星 中子星 黑洞
当白矮星或黑矮星再塌
缩至核心不能接受时，会
进行大爆炸，即超新星爆
发在过去二千年间，中国
史书中只有八次记载超新
星爆发。但每次爆发所释
放的能量，相等于太阳处 于主序星时期的一百亿年 的放射之和。
大麦哲伦云的超新星 1987A爆发前后的分別
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。爆炸将星球物质以接近光速的速度，向 四面八方发射。每一颗恒星一生之中最多只 可能发生一次。
当超新星爆发后，核心仍 大于太阳的三倍，即使中 子星也不能接受，便会变 成黑洞。根据广义相对论 物质的存在会影响时间和 空间，物质可令时空扭曲 引力必将所有物质挤压成 一点叫「奇点」。黑洞也 有消失的一刻，正反物质 一入一出，黑洞的质量下 降，慢慢消失，天文学家 称之为蒸发。
超新星 中子星 黑洞
黑洞不断吸收星系,一 面互相合并,100京年 后,包括银河系在內, 所有星系都将被黑洞 所吞噬
弥漫着大量的星际气体。大
量星际气体组成星际云，当
星际云密度高时便会塌缩成
恒星。虽然星际气体只占银
河系质量的十分之一，但却 是所有恒星的原料，而所有 恒星均是在近乎真空的环境
↑星际气体巨蛇 座鹰状星云
演化出来。
星际气体 主序星 红巨星 白矮星 超新星 中子星
黑洞
恒星的诞生是由星际云
塌缩至原恒星，原恒星 再进一步演化为主序星， 因星际云有一定温 度， 令压力和引力增大分子 塌缩，使红外线不能把 能量带走，使温度增加， 致一定温度以运行热核 反应，恒星便生成。我 们太阳系的太阳便在主 序星这个阶段。
15倍太阳质量 1千万年
• 质量愈大，寿命愈短！ 1倍太阳质量 1百亿年
0.2倍太阳质量 1万亿年
↑太阳
星际气体 主序星 红巨星
太阳黑子就是辐 射最强的地方
↓
↑↑
白矮星 超新星 中子星
黑洞
一般主序星均是由热核聚 变把物质转成能量。能量 以光子形式传送，以辐射 形式传送，当辐射未能有 效地把热传走，对流层便 生成。主序星的温度必定 要高，能量以辐射形式散 失，以热核聚变补充。恒 星一生中有十分之九的时 间是主序星。
→ ←
天
蝎
天
座
琴
座
N
戒
G
指
C
星 云
6 3
0
2
星际气体 主序星 红巨星 白矮星 超新星 中子星 黑洞
↑狐狸座哑铃星云
白矮星塌缩至大于太 阳质量1.4倍時，外围 的气体及冰粒便会以每 秒数十公里的速度向外 膨胀，外貌像土星的光 环一样，天文学家叫行 星状星云，而剩下的核 心的光度会暗淡下去， 变成黑矮星。
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。
星际气体 主序星 红巨星 白矮星 超新星 中子星
黑洞
当一顆恒星进入白矮星阶段，即代表进入死亡的阶 段。目前已发现現一千多颗。由红巨星进入白矮星， 温度不断下降，引致引力大增，不断塌缩，使白矮 星越來越细，但质量越来越大，一立方厘米的白矮 星物质有一吨重。
中子星和黑洞
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。
行星状物质：质量体积比太阳大，但亮度较暗。 超新星：亮光相当于十亿颗太阳 白矮星、中子星、黑洞：体积小、亮度低，但质
量大、密度极高。
恒星的一生
恒星不永恒
恒星的一生
恒星的寿命
• 决定恒星寿命的因素只有一个——质量！