太阳的演化

2020-06-17 文化 87阅读
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恒星演化:
地壳中最古老岩石的年龄经放射衰变方法鉴定为略小于40亿岁。用同样的方法鉴定月球最古老岩石样品年龄大致从41亿岁直到最古老月岩样品的45亿岁有些陨星样品也超过了40亿岁。综合所有证据得出太阳系大约是50亿岁。由于银河系已经是150亿岁左右,所以太阳及其行星年龄只及银河系的三分之一。
虽然没有测定太阳年龄的直接方法,但它作为赫罗图主序上一颗橙黄色恒星的总体外貌,却正好是对一颗具有太阳质量,年龄约为50亿岁,度过了它一半主序生涯的恒星所该期望的。
恒星也有自己的生命史,它们从诞生、成长到衰老,最终走向死亡。它们大小不同,色彩各异,演化的历程也不尽相同。恒星与生命的联系不仅表现在它提供了光和热。实际上构成行星和生命物质的重原子就是在某些恒星生命结束时发生的爆发过程中创造出来的。
目前太阳所处的主序星阶段,通过对恒星演化及宇宙年代学模型的计算机模拟,已经历了大约45.7亿年。据研究,45.9亿年前一团氢分子云的迅速坍缩形成了一颗第三代第一星族的金牛T星,即太阳。这颗新生的恒星沿着距银河系中心约27000光年的近乎圆形轨道运行。太阳在其主序星阶段已经到了中年期,在这个阶段它核心内部发生的恒星核合成反应将氢聚变为氦。在太阳的核心,每秒能将超过400万吨物质转化为能量,生成中微子和太阳辐射。以这个速度,太阳至今已经将大约100个地球质量的物质转化成了能量。太阳作为主序星的时间大约持续100亿年左右。
归宿
太阳的质量不足以爆发为超新星。在50亿年后,太阳内的氢消耗殆尽,核心中主要是氦原子,太阳将转变成红巨星,当其核心的氢耗尽导致核心收缩及温度升高时,太阳外层将会膨胀。当其核心温度升高到100000000K时,将发生氦的聚变而产生碳,从而进入渐近巨星分支,而当太阳内的氦元素也全部转化为碳后,太阳将不再发光,成为一颗黑矮星(Black dwarf)。
红巨星阶段之后,由热产生的强烈脉动会抛掉太阳的外壳,形成行星状星云。失去外壳后剩下的只有极为炽热的恒星核,它将会成为白矮星,在漫长的时间中慢慢冷却和暗淡下去。这就是中低质量恒星的典型演化过程。 太阳最后可能成为黑矮星、中子星、新星或超新星。原因是:木星是太阳系中体积最大的一颗行星,它的体积是地球的1300多倍,质量也大得惊人,大约是其他日颗行星质量总和的2.5倍,而且木星还有63颗卫星。因此,木星素来有太阳系“老大哥”的称号。 然而,这位“老大哥”个子虽大,却非常软弱无力,其平均密度还不及地球平均密度的1/4,平均每立方厘米的物质仅重1.33克,只比地球上的水稍重一点点。这无异于是在告诉我们,木星是颗液态的星球。实际上,木星也的确没有地球陆地那样的固体表面。其表面是液态氢形成的“海洋”。因此,人类如果能够登陆木星,那么他们在木星上是站不住脚的,他们只能像鱼儿一样游动着前进,或者可以把宇宙飞船建成水中的船舶一样,然后手握着船桨在木星上荡漾。 木星上的氢气之所以会变成液态的形式,那是由于木星自身重量和体积太大的缘故。 木星是颗特殊的行星,这不仅因为它个大且沉的缘故,还因为它具备了恒星的某些特征。首先,木星表面的温度为-148℃,而根据木星从太阳那里获得的能量计算,木星表面的温度应该只有-168℃才对,那么中间20℃的温差怎样解释呢?不仅如此,我国天文学家经过长期的研究发现,几千年来,太阳系的亮度正在呈现减弱的趋势,而木星却相反,它的亮度每年竟然会增加2%,这种反其道而行之的现象说明了什么呢?难道木星内部存在热源?如果木星内部存在热源的话,那么木星在吸收且反射太阳能量的同时自身还要向外辐射热量。为了证明这一点,科学家们进行了深入的研究,结果发现木星释放的能量是它从太阳那里所获得能量的两倍,这就说明其中的能量有一半来自于木星内部,只有这样,才能合理解释木星能量收支不平衡的状况。 行星是无法自己发光发热的,那么发光发热的木星又怎么会归属于行星呢?所以很多科学家认为,木星并不是严格意义上的行星,他们相信,未来的木星将会演变成真正的恒星。 木星是由液态氢和一些氦气所构成,它同太阳有着类似的大气成分。虽然木星目前的体积和质量分别只及太阳的1/1000,但科学家们指出,木星凭借自身巨大的引力,它正在吸收大量的星际气体和尘埃。木星的质量必将朝着越来越大的方向发展。而一旦木星质量比现在再大十几倍,它内部的物质就会发生热核反应。况且,木星还在不断吸收太阳的热量,长此以往,木星的能量将会越来越大,越来越热且亮。这样,30亿年后,当太阳临近它的暮年之时,木星就能一跃成为恒星,从而取代太阳的地位。最终木星会像太阳那样“木”光普照大地。当太阳脱掉外壳时,木星的质量已是现在的2.5倍,有足够的引力把太阳的外壳俘获。木星逐渐吸收了太阳的外壳,成为了一颗“太阳”(标准恒星)。再过50亿年,木星会成为一颗红巨星,太阳会由白矮星变为黑矮星,但依然保持着强大的引力。太阳会逐渐吸收木星表面的气体,当气体达到一定质量时,太阳就会变为新星。当气体达到钱德拉塞卡极限时,就会变为中子星或产生超新星爆发。
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