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1、第三节恒星的一生这是一个恒星这是一个恒星太阳太阳“康德康德拉普拉斯星云说拉普拉斯星云说”太阳系是由一块星云收缩形成的，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。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？这些都是恒星，你认识吗？行星状星云行星状星云红巨星红巨星白矮星白矮星中子星中子星超新星超新星黑洞黑洞星际气体星际气体主序星主序星 红巨星红巨星白矮星超新星中子星黑洞白矮星超新星中子星黑洞原本太空中原本太空中并没有并没有任何任何恒恒 星星，弥漫着大量的星际气体弥漫着大量的星际气体。大。大量量星
2、际气体组星际气体组成成星际云星际云，当当星际云星际云密度高密度高时便会塌缩成时便会塌缩成恒星恒星。虽虽然然星际气体星际气体只只占银占银河系质量河系质量的十的十分之分之一，但一，但却却是所有是所有恒星恒星的原料，而所有的原料，而所有恒恒星星均均是在近乎真空的是在近乎真空的环境环境演化出演化出来来。星际气体星际气体巨蛇巨蛇座座鹰状星云鹰状星云 恒恒星的星的诞生诞生是由是由星际云星际云塌缩塌缩至原至原恒恒星，原星，原恒恒星星再再进进一步一步演演化化为为主序星，主序星，因因星际云星际云有一定有一定温温 度，度，令压力令压力和引力和引力增大增大分子分子塌缩塌缩，使红外线使红外线不能把不能把能量能量带带走
3、，走，使温度增加使温度增加，致一定致一定温温度以度以运运行行热核热核反应反应，恒恒星便生成。星便生成。我我们太阳系们太阳系的的太阳太阳便在主便在主序星序星这个阶段这个阶段。太阳太阳星际气体星际气体 主序星主序星 红红巨星白矮星超新星中子星黑洞巨星白矮星超新星中子星黑洞 一一般般主序星主序星均均是由是由热核聚热核聚变变把把物质转物质转成能量。能量成能量。能量以光子形式以光子形式传送传送，以，以辐辐射射形式形式传送传送，当辐射当辐射未能有未能有效地把效地把热传热传走，走，对流层对流层便便生成。主序星的生成。主序星的温温度必定度必定要高，能量以要高，能量以辐射辐射形式散形式散失，以失，以热核聚变补充
4、热核聚变补充。恒恒星一生中有十分之九的星一生中有十分之九的时时间间是主序星。是主序星。太阳黑子就是辐太阳黑子就是辐射最强的地方射最强的地方星星际际气体气体 主主序星序星 红红巨星白矮星超新星中子星黑洞巨星白矮星超新星中子星黑洞 一一个恒个恒星的星的氢氢燃料用完燃料用完后后核核心引力的作用下再度心引力的作用下再度压缩压缩，温温度上升把度上升把离离核心不核心不远远的的氢氢壳层壳层燃燃点点，释释放的放的辐辐射和射和总总能量比以前能量比以前还还多，使外多，使外层层膨膨胀胀，但膨，但膨胀胀又使又使温温度下降，度下降，恒恒星便踏入星便踏入红红巨星的巨星的阶阶段。段。当当太太阳变阳变成成红红巨星的形巨星的形
5、态时态时，直直径将径将大增，水星大增，水星将将被吞被吞并并，地球上的生物因高地球上的生物因高温温而全部而全部绝种绝种。箭头箭头所指是所指是猎猎户户座座参宿参宿四四星星际际气体气体 主序星主序星红红巨星巨星白矮星超新星中子星黑洞白矮星超新星中子星黑洞红红巨星巨星:哈哈勃勃望望远镜远镜所拍所拍摄摄的的参参宿四宿四(Betelgeuse)(Betelgeuse)红巨星红巨星红巨星，称它为红巨星，称它为“红红”巨星，巨星，是因为在这恒星迅速膨胀的同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，时，它的外表面离中心越来越远，所以温度将随之而降低，发出的光也所以温度将随之而降低，发出的光也就越来
6、越偏红。不过，虽然温度降低了一些，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。红亮的星中，许多都是红巨星。红巨星的巨星的体体积积很大，它的半很大，它的半径径一般比太一般比太阳阳大大100100倍倍。当当一顆一顆恒恒星星进进入白矮星入白矮星阶阶段，即代表段，即代表进进入死亡的入死亡的阶阶段。目前已段。目前已发现发现現一千多現一千多颗颗。由。由红红巨星巨星进进入白矮星，入白矮星，温温度不度不断断下降，引致引力大下降，引致引力大增增，不，不断塌
7、缩断塌缩，使白矮，使白矮星越來越星越來越细细，但，但质量质量越越来来越大，一立方厘米的白矮越大，一立方厘米的白矮星星物质物质有一有一吨吨重。重。天琴座戒指星云天蝎座NGC6302星星际际气体气体 主序星主序星红红巨星巨星白矮星白矮星超新星中子星黑洞超新星中子星黑洞 白矮星白矮星塌缩塌缩至大至大于于太太阳质量阳质量1.41.4倍時，外倍時，外围围的的气体气体及冰粒便及冰粒便会会以每以每秒秒数数十公里的速度向外十公里的速度向外膨膨胀胀，外貌像土星的光，外貌像土星的光环环一一样样，天文，天文学学家叫行家叫行星星状状星星云云，而，而剩剩下的核下的核心的光度心的光度会会暗淡下去，暗淡下去，变变成黑矮星。
8、成黑矮星。狐狸座狐狸座哑铃哑铃星星云云星星际际气体气体 主序星主序星红红巨星巨星白矮星白矮星超新星中子星黑洞超新星中子星黑洞白矮星白矮星:M4:M4星星图图中的白矮星中的白矮星(White Dwarf Stars in Globular Cluster M4)(White Dwarf Stars in Globular Cluster M4)白矮星是一种很特殊的天体，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。它的体积小、亮度低，但质量大、密度极高。它的密度在它的密度在10001000万吨万吨/立方米左右。立方米左右。白白 矮星矮星是一是一颗颗已死亡的已死亡的恒恒星星，中
9、心的中心的热热核反核反 应应已已停止停止 。白矮星白矮星 当当白矮星或黑矮星再白矮星或黑矮星再塌塌缩缩至核心不能接受至核心不能接受时时，会会进进行大爆炸，即超新星爆行大爆炸，即超新星爆发发在在过过去二千年去二千年间间，中，中国国史史书书中只有八次中只有八次记载记载超新超新星爆星爆发发。但每次爆。但每次爆发发所所释释放放的能量，相等的能量，相等于太阳处于太阳处于于主序星主序星时时期的一百期的一百亿亿年年的放射之和。的放射之和。大大麦麦哲哲伦云伦云的超新星的超新星1987A1987A爆爆发发前前后后的分別的分別星星际际气体气体 主序星主序星红红巨星白矮星巨星白矮星超新星超新星中子星黑洞中子星黑洞超
10、新星是超新星是恒恒星在死亡前的一次大爆星在死亡前的一次大爆发发，所所释释放的能量，放的能量，发发出的亮光相出的亮光相当于当于十十亿颗亿颗太太阳。爆炸将阳。爆炸将星球物星球物质质以接近光速的速度，向以接近光速的速度，向四面八方四面八方发发射。每一射。每一颗恒颗恒星一生之中最多星一生之中最多只只可能可能发发生一次。生一次。超超新新星星 踏上死亡路踏上死亡路途途的大的大质量恒质量恒星都星都会会以超新星爆以超新星爆发发的形的形式，把整式，把整个个外外壳壳拋掉，而拋掉，而遗留遗留下來的核心必然在引下來的核心必然在引力力作用作用下下继续塌缩继续塌缩，形成，形成中子星。中子星的大小只中子星。中子星的大小只有
11、三十公里，密度更是水有三十公里，密度更是水的的10101414倍。中子星倍。中子星周周期性期性地地发发射出一射出一个个射射电脉冲电脉冲。当当中子星中子星年龄年龄越大，越大，脉冲脉冲周周期便越期便越长长。蟹蟹状状星星云云的可的可见见光光脉冲变脉冲变化化星際氣體星際氣體 主序星紅巨星白矮星主序星紅巨星白矮星 超新星超新星中子星中子星黑洞黑洞蟹状蟹状星星云云(Crab Nebula)(Crab Nebula)中的中子星中的中子星质量约是质量约是太太阳阳4 41010倍的倍的恒恒星在超新星爆星在超新星爆炸的炸的过过程，程，遗遗留下留下来来的核心的核心变变成一成一颗体积颗体积很很小，小，质量却质量却很大
12、的中子星，由中子很大的中子星，由中子构构成，密成，密度度为为水的水的10101414倍，倍，仅仅1cm1cm3 3的的质质量就有全球人量就有全球人类类那那么么重，重，直径仅为直径仅为30km30km。中子星中子星 当当超新星爆超新星爆发后发后，核心仍，核心仍大大于太阳于太阳的三倍，即使中的三倍，即使中子星也不能接受，便子星也不能接受，便会变会变成黑洞。成黑洞。根据广义根据广义相相对论对论物质物质的存在的存在会会影影响时间响时间和和空间空间，物质物质可令可令时时空扭曲空扭曲引力必引力必将将所有所有物质挤压物质挤压成成一一点点叫奇叫奇点点。黑洞也。黑洞也有消失的一刻，正反物有消失的一刻，正反物质质
13、一入一出，黑洞的一入一出，黑洞的质量质量下下降，慢慢消失，天文降，慢慢消失，天文学学家家称称之之为为蒸蒸发发。星星际际气体气体 主序星主序星红红巨星白矮星巨星白矮星 超新星中子星超新星中子星 黑洞黑洞黑洞不黑洞不断断吸收星系吸收星系,一一面互相合面互相合并并,100,100京年京年后后,包括包括银银河系在內河系在內,所有星系都所有星系都将将被黑洞被黑洞所吞噬所吞噬 1998 1998 哈勃望远镜发哈勃望远镜发現現圆盘环绕这圆盘环绕这巨大黑洞巨大黑洞 (质量达质量达三三亿个亿个太太阳阳)的黑洞，而的黑洞，而围绕围绕它的是它的是椭椭圆圆星系星系NGC7052NGC7052。黑洞黑洞质质量比太量比太
14、阳阳大大1010倍以上的倍以上的恒恒星，超新星爆炸星，超新星爆炸后会后会形形成成“黑洞黑洞”。黑洞。黑洞会会把附近所有的物把附近所有的物质质都吸都吸进进去，就去，就连连光线光线也也会会被吞被吞没没，所以我，所以我们们是看不是看不见见黑洞的。但是如黑洞的。但是如果黑洞附近有另外一果黑洞附近有另外一颗恒颗恒星，我星，我们们可以可以从这颗邻从这颗邻近近恒恒星星的物的物质被质被吸入黑洞吸入黑洞时时的情形，的情形，证证明黑洞的存在。明黑洞的存在。中子星和黑洞中子星和黑洞这些恒星和太阳有什么不同？这些恒星和太阳有什么不同？讨论：讨论：红巨星红巨星：表面温度比太阳低，但体积比太阳大，：表面温度比太阳低，但体
15、积比太阳大，亮度比太阳高。亮度比太阳高。行星状物质行星状物质：质量体积比太阳大，但亮度较暗。：质量体积比太阳大，但亮度较暗。超新星超新星：亮光相亮光相当于当于十十亿颗亿颗太太阳阳白矮星、中子星、黑洞白矮星、中子星、黑洞：体积小、亮度低，但质：体积小、亮度低，但质 量大、密度极高。量大、密度极高。恒星的一生恒星的一生恒星不永恒恒星不永恒恒星的一生恒星的一生决定恒星寿命决定恒星寿命的因素只有一的因素只有一个个质质量！量！质量质量愈大，愈大，寿命寿命愈短！愈短！太太阳阳可活可活一百亿年一百亿年，而天狼星的，而天狼星的寿寿命命却却只有只有几几百百万万年。年。按按比例比例来来看，如果太看，如果太阳阳可活
16、七十可活七十岁岁，天狼星只能活三天！，天狼星只能活三天！恒恒星的星的寿寿命命1515倍太阳质量倍太阳质量 1 1千万年千万年1 1倍太阳质量倍太阳质量 1 1百亿年百亿年0.20.2倍太阳质量倍太阳质量 1 1万亿年万亿年小质量恒星小质量恒星红巨星的外壳慢慢消散红巨星的外壳慢慢消散中心的核压缩成为白矮星中心的核压缩成为白矮星白矮星冷凉了，就成了黑矮星白矮星冷凉了，就成了黑矮星小一点的恒星，默默的死去。小一点的恒星，默默的死去。死路不只一条死路不只一条死路不只一条死路不只一条大质量恒星大质量恒星一系列核反应后，他们呈现洋葱结构一系列核反应后，他们呈现洋葱结构没有了能量抵抗引力，超新星爆发没有了能
17、量抵抗引力，超新星爆发外层被炸飞，剩下的核被压缩外层被炸飞，剩下的核被压缩中子星（中子星（1010亿吨亿吨/cm/cm3 3）黑洞黑洞大一点的恒星，光辉的尾声。大一点的恒星，光辉的尾声。恒星的死亡恒星的死亡太阳的命运太阳的命运太阳的一生大致是太阳的一生大致是100100亿年。亿年。大约在大约在5050亿年以前，一团十分巨大又十分稀亿年以前，一团十分巨大又十分稀薄的气体云，在自己的重力作用下收缩着。它开薄的气体云，在自己的重力作用下收缩着。它开头收缩得很快，后来由于内部发热，收缩慢了下头收缩得很快，后来由于内部发热，收缩慢了下来，直到形成一批高热、密头的气体大团块，这来，直到形成一批高热、密头的
18、气体大团块，这些就是些就是“原恒星原恒星”，其中一个就是我们的太阳。，其中一个就是我们的太阳。太阳进一步收缩，内部温度更高，引发了太阳进一步收缩，内部温度更高，引发了“热核反应热核反应”，于是停止收缩，进入，于是停止收缩，进入“成年成年”时期。时期。就是我们现在看到的太阳了。就是我们现在看到的太阳了。大约再过大约再过5050亿年，太阳核心部分的亿年，太阳核心部分的“燃料燃料”用光后，就会猛地又收缩一下。这一来，温用光后，就会猛地又收缩一下。这一来，温度再次猛增，使外层原来没有烧过的度再次猛增，使外层原来没有烧过的“燃料燃料”也也“烧烧”起来了。此时，太阳会猛烈地膨胀，起来了。此时，太阳会猛烈地
19、膨胀，成为一颗成为一颗“红巨星红巨星”。太阳会胀得很大，太阳能把水星和金星都太阳会胀得很大，太阳能把水星和金星都“吞掉吞掉”。地球轨道恰好在这个胀大了的太阳。地球轨道恰好在这个胀大了的太阳表面的位置。这时的地球即使不被炽热的太阳表面的位置。这时的地球即使不被炽热的太阳“吞掉吞掉”，也会被烤得熔为一团熔岩。但与此，也会被烤得熔为一团熔岩。但与此同时，也会有其他小行星变得适合人类居住，同时，也会有其他小行星变得适合人类居住，也许那就是人类未来的避难处。也许那就是人类未来的避难处。“红巨星红巨星”阶段大约有阶段大约有1010亿年。然后，一切亿年。然后，一切可可“烧烧”的的“燃料燃料”都用完了，红巨星
20、开始再次都用完了，红巨星开始再次收缩，越变越小，大约只有现在的体积的十万分收缩，越变越小，大约只有现在的体积的十万分之一，才稳定下来。尽管表面温度可以高达之一，才稳定下来。尽管表面温度可以高达1 1万万度，但表面积变小了，发出的热量会大大减少，度，但表面积变小了，发出的热量会大大减少，这时，太阳就进入了这时，太阳就进入了“老年期老年期”，成为，成为“白矮星白矮星”一样的天体，表面温度高、体积小、密度很大一样的天体，表面温度高、体积小、密度很大（每（每1cm1cm3 3物质有物质有1010吨重）。由于没有内部能源，吨重）。由于没有内部能源，所以这个所以这个“老年期老年期”并不能永远维持下去，而是
21、并不能永远维持下去，而是逐渐冷却，最后成为一个黑暗无比的逐渐冷却，最后成为一个黑暗无比的“暗矮星暗矮星”。太阳太阳红巨星红巨星白矮星暗矮星了解了太阳一生的演化之后，你对宇了解了太阳一生的演化之后，你对宇宙有了什么新认识。宙有了什么新认识。宇宙也像恒星一样，也有诞生，成长，宇宙也像恒星一样，也有诞生，成长，死亡的时候。死亡的时候。通过天文观测和发现逐步证实和完善了恒星通过天文观测和发现逐步证实和完善了恒星的演化理论。的演化理论。恒星的一生恒星的一生星际气体星际气体收缩形成收缩形成中子星中子星黑洞黑洞主序星主序星原恒星原恒星主序星主序星太阳太阳红巨星红巨星白矮星白矮星暗矮星暗矮星大恒星大恒星超红巨
22、星超红巨星超新星超新星恒星也有自己的生命史，它们从诞生、成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。命结束时发生的爆发过程中创造出来的。一颗大质量恒一颗大质量恒星的生命循环星的生命循环气体云气体云红巨星红巨星超新星超新星黑洞黑洞中子星中子星循环循环一
23、颗大质量恒星的生命循环一颗大质量恒星的生命循环1 1、太阳、太阳最终将变成最终将变成 ()A A、红、红巨星巨星 B B、白矮星、白矮星C C、超新星、超新星 D D、中子星、中子星或黑洞或黑洞2 2、比、比太阳更大的恒星最终将太阳更大的恒星最终将演化成演化成 ()A A、红巨星、红巨星 B B、白矮星、白矮星C C、超新星、超新星 D D、中子星或黑洞、中子星或黑洞BD3、进人成年的太阳大约可以稳定、进人成年的太阳大约可以稳定100亿年，再亿年，再过年，太阳将进入晚年期，太阳将逐渐过年，太阳将进入晚年期，太阳将逐渐演化成。它将再活跃演化成。它将再活跃10亿年，然后成为亿年，然后成为一颗，并在
24、缓慢中死去，最后作为一颗一颗，并在缓慢中死去，最后作为一颗而永存。而永存。4、有关白矮星的说法不正确的是、有关白矮星的说法不正确的是 ()A、白矮星是中等质量恒星演化的终点、白矮星是中等质量恒星演化的终点B、白矮星在银河系中随处可见、白矮星在银河系中随处可见C、它的质量越大，半径就越小、它的质量越大，半径就越小D、150亿年前宇宙创生和第一批恒星出现以亿年前宇宙创生和第一批恒星出现以 来，恐怕还没有一个白矮星形成来，恐怕还没有一个白矮星形成 50亿亿红巨星红巨星白矮星白矮星黑矮星黑矮星D5、宇宙中还有质量比太阳大得多的恒星。经天、宇宙中还有质量比太阳大得多的恒星。经天文学家研究证实：相当于太阳质量的文学家研究证实：相当于太阳质量的恒星，进入晚年期后，体积会急剧变大，形成恒星，进入晚年期后，体积会急剧变大，形成，然后爆发成为。，然后爆发成为。1.44倍到倍到2倍倍超红巨星超红巨星超新星超新星6、在宇宙中，密度最大的是、在宇宙中，密度最大的是 ()A、铂、铂 B、白矮星、白矮星C、黑矮星、黑矮星 D、中子星、中子星D