核聚变|太阳烧了50亿年,为啥一直烧不完,烧完了会咋样?( 二 )


这就是说 , 太阳的氢还有约90%仍然存在着 , 而且 , 即便是烧掉的氢 , 绝大部分并没有损失掉 , 而是转化为氦了 , 太阳的质量损失几乎可以忽略不计 。
这就是太阳燃烧了几十亿年 , 而且还要燃烧几十亿年 , 总也烧不完的原因 。 那么有人要问了 , 既然太阳燃料还充足得很 , 为啥又会死去呢?
既然太阳燃料充足 , 为啥会寿终正寝?
其实这个问题回答起来也很简单 , 就像一个人到了老年 , 身上的骨肉还在也终归要死去一样 , 这是因为其身体整个构架坏了 , 某关键部分不能运行了 。
太阳也是这样 , 其氢的燃烧只是在核心部分 , 这个区域不到太阳半径的1/5~1/4 , 烧完了这个区域的氢 , 或者说烧到一定程度 , 这个区域的燃料供不上 , 核聚变就会熄灭 。 这样 , 原来依靠核聚变巨大辐射压支撑着的太阳质量向心压力 , 就没有了支撑来源 , 巨大的向心收缩压导致外围质量向核心急速坍缩 。
这时的太阳就有点像泄了气的皮球 , 只能苟延残喘了 。
但在这最后时光 , 太阳并不甘心就默默死去 , 它也像人之将死的回光返照 , 会拼尽全力释放出巨大能量 , 这个能量就是不断升级的更重元素核聚变 。
太阳演化后期的 “回光返照”
太阳这种质量恒星 , 在主序星阶段 , 也就是稳定燃烧100亿年的阶段 , 只能够产生氢核聚变 , 无法激发氦核聚变 , 因为氦核聚变需要更高的温度和压力 。 太阳演化后期 , 当太阳核心氢燃料告罄 , 不足以支撑氢核聚变时 , 太阳巨大向心坍缩会形成巨大的压力和极高的温度 。
这个温度达到1亿度以上 , 这样氦核聚变就发生了 。 但氦核聚变不是像氢核聚变这么温和缓慢燃烧 , 而是以氦闪的方式很快完成聚变 , 这时的温度会突然上升到2亿度 , 这样 , 巨大辐射就催动整个太阳膨胀起来 , 体积半径膨胀到原来的200~300倍 , 这就是太阳的红巨星阶段 。
氦核聚变后 , 又会重演氢核聚变结束后的收缩和激发 , 这样比氢重的核聚变就一级一级往上攀升 。 太阳这样的恒星最终的核聚变到生成碳 , 也就是元素周期表中的第六序号的元素 。 碳燃烧需要10亿度高温 , 像太阳这样的恒星再怎么压也压不出10亿度 , 因此核聚变就不得不最终停止下来 。
太阳的归宿
这时的太阳引力 , 早已拉不住膨胀红巨星的外围物质 , 这些物质飘散在太空 , 就形成了新的星云 , 等待着新的聚集和恒星诞生 。 而核心部分 , 在高压下就留下了一个约太阳0.6倍的碳核 , 这个碳核约地球大小 。 要知道原来的太阳体积是地球的130万倍 , 现在缩小到了地球大小 , 且还有太阳至少60%的质量 , 因此其物质密度极高 , 达到每立方厘米约1~10吨 。
这就是处于电子简并态的白矮星 , 是太阳类恒星留下的一个尸骸 , 是太阳的最终归宿 。
实际上 , 氢核聚变结束后 , 太阳就脱离了主序星阶段 , 到了晚年极不稳定阶段 , 这个阶段极短 , 只有几百万年到几千万年 , 相对主序星100亿年寿命 , 几乎可以忽略不计 。
大质量恒星的归宿
比太阳质量大的恒星 , 核心核聚变还会一直向更重元素递进 , 最终生成铁元素 , 由于铁元素极其稳定 , 软硬不吃(核聚变和核裂变都只吸收能量而不释放能量) , 因此所有恒星到这时都会停止核聚变 。
当恒星质量大于太阳8倍时 , 核心聚变形成铁球后 , 会发生超新星大爆炸 。 大爆炸后绝大部分质量消散在太空 , 核心会留下一个极端致密天体 。 一般太阳质量30倍以下恒星 , 会留下一颗中子星 ,30~40倍以上的恒星则会直接留下一颗黑洞 。
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