在广袤的宇宙中,最小的恒星有多小,最大的又有多大呢?( 二 )


在广袤的宇宙中,最小的恒星有多小,最大的又有多大呢?
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能够维持外表形态稳定的临界质量是恒星的最大质量
恒星形成以后 , 依靠着内部核聚变产生的向外辐射压力与恒星外壳向内的重力相平衡 , 得以确保恒星的稳定 。 如果内核温度变低 , 则辐射压力减弱 , 重力占据上风 , 恒星就会坍缩 。 如果内核温度升高 , 则辐射压力相应提高 , 重力作用处于弱势 , 则恒星体积就会膨胀 。 而在坍缩时会推动内核温度提升 , 在膨胀时会致使内核温度变低 , 于是在辐射压力和重力相互进行拉锯战的进程中 , 维持着恒星内部核聚变的持续进行 。 越是质量大的恒星 , 在此过程中能够参与核聚变的物质就越多 , 内核温度就会越来越高 , 从而因聚变产生的最后产物就会原子序数越高 , 直到出现比结合能最高的铁元素为止 。
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在恒星的主序期内 , 恒星的质量越大 , 则内核温度就越高 , 核聚变的强度就会越大 , 释放的能量也就越多 , 组成恒星的微观粒子所吸收的能量就越大 , 动能相应就越高 , 表现出向外的辐射压力就越大 , 而当所有微观粒子表现出来的辐射压力总和 , 超过了外壳向内的重力值时 , 就会推动外壳物质有一定几率脱离引力束缚 , 逃逸到宇宙空间中 , 从而使恒星外表形态发生剧烈改变 , 恒星就会变得越来越不稳定 。
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据科学家测算 , 当恒星质量达到太阳质量的50倍时 , 这种辐射压力超过重力作用的效应就会比较明显 , 而当恒星质量达到150倍太阳质量时 , 巨大的辐射压力会使大量的恒星组成物质脱离恒星体系 , 恒星也只能被迫解体 , 这个极限就是天文界中确定的埃丁顿极限 。 因此 , 150倍太阳质量理论上是恒星的质量上限 。
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不过 , 如果发生两颗大质量恒星相互碰撞的现象 , 则会在相互强大的引力作用下 , 重新聚合成一个质量更大的恒星 , 超过埃丁顿极限 , 不过这种情况并非是恒星自发演化形成的 。 而由于超过了恒星的稳定临界值 , 这种情况发生之后形成的组合恒星 , 内部的核聚变相当剧烈而且迅速 , 恒星也会相当不稳定 , 寿命也比其它恒星要小得多 。 比如 , 科学家们在大麦哲伦星系中 , 发现了3颗超过爱丁顿极限的恒星 , 其中最大的一颗为R136a1 , 其质量达到了太阳的260倍左右 , 是迄今为止发现的最大质量的恒星 。
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总结一下
恒星的最小质量 , 取决于能够引发内部氢原子核聚变的温度 , 而在太阳质量0.08倍以下 , 则只能形成褐矮星 , 不能形成恒星 。 恒星的最大质量 , 取决于恒星能够维持外部形态稳定的临界点 , 理论上超过太阳质量150倍的埃丁顿极限时 , 恒星就会非常不稳定有解体趋势 。 目前我们发现的R136a1是由于两颗大质量恒星相互碰撞形成的 , 虽然超过了埃丁顿极限 , 但因核聚变消耗物质的速度非常快 , 而且外层物质被巨大辐射压剥离的效应也非常明显 , 预计在几十万年之后就会发生超新星爆发而解体 。