| 恒星是一個不斷向宇宙空間輻射巨大能量的自引力熾熱氣體球。恒星的主要能量來源是在其核心處發生的熱核反應，當星體收縮或坍縮時也會釋放一定的能量。恒星為了維持足夠的內部壓力來支持自身的巨大引力必須產生能量。恒星的結構和演化受兩種相反的作用所支配：力圖使恒星坍縮的引力和企圖使恒星膨脹的內部壓力。當引力占優時恒星表現為坍縮，壓力占優時則表現為膨脹。由于恒星在不斷輻射能量，最終引力將使恒星坍縮為冷的致密星，如白矮星、中子星甚至黑洞。引力在恒星演化過程中將起決定性的作用。ffbV) 1. 恒星演化進程概述O" 恒星的演化是天體物理中最基本的問題之一。恒星是怎樣誕生、生長、衰老和死亡的，這是一個十分復雜的問題，也是非常困難的問題。目前對恒星演化的進程已經有了相當多的認識，有一張比較清晰的圖象。隨著觀測和研究的不斷深入，恒星演化進程的圖象會越來越清晰。C~]V3T 一般認為恒星起源于星際物質。在引力擾動作用下，星際物質收縮成密度較大的彌漫星云，最后進一步收縮成原始恒星。原恒星在引力作用下進一步收縮，形成一個密度極大的核心，溫度越來越高，最終達到氫的點火溫度—氫聚變為氦的熱核反應開始了，恒星進入了主序星階段。~ 恒星將在主序渡過一生最長的階段。當恒星內部10%-20%的氫耗盡后，恒星就離開主序，向紅巨星發展。氫的聚變反應停止后，恒星在引力收縮下，核心將達到氦點火的溫度，開始氦的聚變反應。以后逐步進入碳、氧、硅等燃燒階段，最后形成洋蔥狀的結構，中心是最穩定的鐵核。eZB9Hk 恒星最后的演化過程基本上取決于恒星的質量，當然與其他因素也會有一定關系。恒星演化的最后階段可能形成三種產物，即白矮星、中子星或黑洞。白矮星很早就在天文觀測中被發現了，理論上的分析由Chanderasekhar 在1931年完成。并因此而獲得1983年的Nobel物理獎。中子星的可能則早在20世紀30年代就被物理學家提出來了，但因為中子星的直徑只有10公里左右，很難觀測到。一直到1967年才由Hewish及其研究生Bell發現。Hewish因為發現脈沖星而獲得1974年的Nobel獎。黑洞在物理上的預言更早，1798年大科學家Laplace就預言了黑洞的存在。 在廣義相對論的理論框架下討論黑洞是在1917年以后。|H 恒星最后的命運取決于初始的質量。由目前的觀測可知，恒星的質量范圍大致在0.08M⊙(太陽質量，下同)～ 120M⊙。質量小于0.08M⊙的天體，靠其自身引力不足以通過引力收縮使其中心達到熱核反應所需要的高溫，因而不發光，也就不能稱其為是恒星。I 對于質量大于120M⊙的恒星，由于自身引力巨大，強烈收縮造成中心溫度極高，熱核反應劇烈，輻射壓力（ 正比于T^4）將大大超過物質壓，星體將急劇碰撞。而當溫度下降后，核心處的熱核反應停止，壓力下降，引力又開始起主導作用，星體再次收縮。這樣，星體以極高的速度進行收縮-膨脹-收縮-膨脹的過程，最后將大部分質量拋出，留下小質量的恒星繼續演化。目前尚未觀測到質量大于120M⊙的恒星。d(K^J 2. 小質量恒星的演化（ 0.08M⊙～ 3M⊙）R<Pf 對于質量和太陽類似的小質量恒星，當星核的氫耗盡后，熱核反應停止，但能量仍在繼續向外輻射，由于沒有能量補充，引力將超過內部壓力，使核心收縮，由此引起核心處和邊界上溫度上升，使氫在靠近核心的殼層內再次燃燒，使更多的氦進入核心。b{"|8 由于核心溫度尚未達到氦的點火溫度，因此氦核繼續收縮，溫度繼續升高，殼層內氫的燃燒加快，能量向外傳播使外殼急劇膨脹，由公式L=4*p^2*sT^4可知，恒星表面溫度下降，變成紅巨星。當核心繼續收縮使溫度升高到1億度時，氦達到點火溫度，開始氦聚變為碳的熱核反應，一部分進而聚變為氧。氦的燃燒過程非常激烈，被稱為氦閃。當核心處的氦被耗盡后，中心形成碳氧核心。在引力作用下，核心開始收縮，溫度升高使氦殼層再次點火。? 氦殼層的燃燒使更多的碳、氧進入核心，核心質量增加，進一步收縮，溫度升高，氦燃燒加快，外殼進一步膨脹。對于小質量恒星，引力收縮不足以達到碳的點火溫度，最終熱核反應將停止。輻射壓力不再能平衡引力的收縮。當核心繼續收縮，密度增加到10^6 g/cm^3時，電子的簡并壓力開始超過星體的熱壓力，最終與引力達到平衡。即成為碳氧白矮星。而外殼則繼續膨脹，密度越來越小，演化成行星狀星云。幾萬年后，行星狀星云將被吹散至宇宙空間，只留下孤獨的白矮星。當殘存的能量散失殆盡后就變成黑矮星。 W 3. 大質量恒星的演化 yc#J 對于大質量的恒星，當核心的氦耗盡后還將繼續演化。由于質量大，光度也大，輻射的能量比小質量恒星大得多，因而演化過程也要快得多。由于有足夠的質量，氦耗盡后形成的碳氧核心將繼續收縮至碳點火溫度，發生碳閃。這個過程將一直進行到核心形成鐵球為止。鐵是最穩定的元素，鐵的聚變是吸收能量而不是放出能量。熱核反應到鐵就停止了。沒有了輻射壓力的支持，強大的引力使星體猛烈收縮。PUmH 核心的密度急劇增加，電子的簡并壓已經無法抗衡引力的坍縮。電子被壓入原子核產生反beta衰變使核心中子化并釋放出大量的中微子。中子的簡并壓將阻止核心的進一步坍縮。強大的引力使外層物質以極高的速度向中心坍縮，當大量物質撞上高度致密的核心時，就象無數發炮彈撞上無比堅硬的鐵壁，反彈回來形成強大的沖擊波，攜帶巨大的能量，把整個恒星炸碎。即超新星爆發。爆發的過程很短，但釋放的能量可達10^53erg。比其一生正常輻射的能量總和還要多。IvyIh2 超新星爆發后，大部分外層物質解體為向外膨脹擴散的氣體和塵埃云，核心留下一個高度致密的天體—中子星，其密度可達10^14 g/cm^3。鐵以后的重元素都是在超新星爆發中合成的，可以說，人類也是超新星爆發的產物。超新星的爆發機制是天體物理的一個重要課題，到目前位止尚未有滿意的解釋，還在探討之中。&WdT" 對于更高質量的恒星，當鐵核形成后，中子的簡并壓也無法抵抗住強大的引力坍縮。這時核心的引力坍縮將一直進行下去，最后形成黑洞。bz | |
