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1、第第3 3节恒星的一生节恒星的一生“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。这是一个恒星这是一个恒星太阳太阳主序星主序星这些都是恒星，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
2、Stars in Globular Cluster M4)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)蟹状蟹状星星云云(Crab Nebula)(Crab Nebula)中的中子星中的中子星 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。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：表面温度比太阳低，但体积比太阳大，红巨星：表面温度比太阳低，但
3、体积比太阳大，亮度比太阳高。亮度比太阳高。行星状物质：质量体积比太阳大，但亮度较暗。行星状物质：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：体积小、亮度低，但质白矮星、中子星、黑洞：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
4、活七十可活七十岁岁，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
5、能量抵抗引力，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。恒恒星星的的死死亡亡星星云云恒星恒星红巨星红巨星超新星超新星黑洞黑洞中子星中子星大质量恒星的一生大质量恒星的一生太太阳阳的的命命运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
6、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
7、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
8、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
9、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。思考：思考：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
10、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
11、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颗大质量恒星的生命循环一颗大质量恒星的生命循环再 见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
12、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。行星状星云行星状星云质量质量大大于于太太阳质量阳质量1.41.4倍倍，外外围围的的气体气体及冰粒便及冰粒便会会以每秒以每秒数数十公里的速度向外膨十公里的速度向外膨胀胀，外，外貌像土星的光貌像土星的光环环一一样样，天文，天文学学家叫行星家叫行星状状星星云云，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。行星状星云行星状星云超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
13、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 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 。白矮星白矮星质量约是质量约是太太阳阳4 41010倍的倍的恒恒星在超新
14、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。中子星中子星黑洞黑洞质质量比太量比太阳阳大大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。