恒星生命进入尾声后,围绕它运行的行星,会是怎样的命运?
行星之所以能够成为行星 , 必须要以一定的恒星作为中心 , 在恒星引力的束缚之下围绕着它做周期性的运行 。 除非受到别的大质量行星撞击、或者恒星突然消失这些几率非常小的事件影响 , 行星会成为漂移于宇宙空间中的流浪星球 , 直到重新找到新的家园 。 那么 , 按照恒星正常的发展演化规律 , 当恒星死亡之后 , 围绕它运行的那些行星的命运会怎么样呢?
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恒星的整个生命历程 , 一般可以分为酝酿期、主序期、膨胀期和坍缩期 。 恒星的酝酿期 , 是恒星内核发生核聚变之前 , 所必须进行的物质积累过程 。 原先弥漫在宇宙空间中的星云物质 , 在引力扰动的作用下 , 逐渐发生聚集和坍缩 , 在缓慢提升核心区质量的同时 , 星云物质原先的重力势能一部分转化为内能 , 同时在不断摩擦和碰撞下 , 核心的温度也持续提升 , 另外 , 星云物质本来所具有的角动量 , 也被聚集以后核心区以及“星环”所继承 , 星云空间中会呈现若干以一个质心为中心 , 不断发展壮大且有众多物质围绕它旋转的恒星胚胎 。
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当核心区的温度和压力达到一定程度以后 , 即温度超过700万摄氏度、压力达到上千亿个大气压 , 在这样的环境下 , 内核中氢原子中的质子 , 就会有一定的几率突破原子核间库仑力的排斥 , 钻入另一个原子核中 , 与另外一个质子结合 , 形成氢的一种同位素-氘 , 从而开启了质子-质子链式反应的序幕 , 最终由4个氢原子聚变为1个氦原子 , 同时释放出中微子、伽马光子和部分能量 。
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恒星的主序期即是从以上反应开始激发时算起的 , 由于恒星的核聚变是从内核开始的 , 所以最外层的氢元素一直保持着其原有状态 , 不会激发出核聚变 。 在内核中 , 由于参与核聚变的轻物质会逐渐消耗 , 生成原子序数更大的新元素 , 当轻物质完全消耗以后 , 根据核心区温度和压力的不同 , 恒星的发展演化也会呈现出完全不同的状态 。 当温度和压力非常大时 , 完全有能力支撑新生成元素继续发生核聚变 , 那么恒星在出现一定程度的坍缩之后 , 继续通过更加剧烈的核聚变向外界释放光和热 , 从而生成更重的元素 , 所以在大质量恒星的内部 , 物质的分布呈现非常有规律的圈层结构 , 从外到内依次为氦、碳、氧等 , 一直到铁为止 。 由于铁的比结合能最高 , 要激发它进行核聚变 , 所需要输入的能量要大于释放的能量 , 所以核聚变的能量是亏损的 , 不可持续的 , 因此恒星内部的核聚变一旦产生了铁元素 , 那么就标志着大质量恒星生命即将结束 。
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不同质量的恒星 , 其内核最终的核聚变产物会有所不同 , 比如质量较大的恒星 , 最终会形成铁元素 , 而像太阳这样的恒星 , 最终产物只能到达碳和氧 , 如果比太阳再小的恒星 , 可能只会进行到氦 。 对于质量不同的恒星 , 不但最终核聚变的产物不同 , 而且在主序期以后的发展演化路径也不尽相同 。 主序期结束以后质量小于1.4倍太阳的恒星 , 最终会形成白矮星;大于1.4倍而小于3.2倍太阳质量的恒星 , 最终会坍缩成中子星;质量大于3.2倍太阳质量 , 可能会坍缩形成黑洞 。
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【恒星生命进入尾声后,围绕它运行的行星,会是怎样的命运?】而恒星在形成白矮星、或中子星、或黑洞之前 , 都会经过一个体积明显碰撞的阶段 , 即红巨星时期(大质量的恒星这段时间所形成的星体体积更大 , 称之为红超巨星时期) 。 恒星在这段时期以内 , 体积之所以会持续膨胀 , 有的甚至能达到原先的100多倍 , 主要是恒星在主序期刚结束时 , 由于内核不再有核聚变产生 , 外层物质向内的重力则明显占据上风 , 恒星一开始会发生剧烈的坍缩现象 , 随着挤压强度的提升、撞击摩擦的持续以及恒星物质重力势能的转化 , 核心区的温度和压力出现了明显的攀升 , 另外大量外层较轻物质的加入 , 又重启了核心区域更剧烈的核聚变反应 , 向外的辐射压明显提升 , 从而推动恒星物质迅速向外界扩散 。 在此过程中 , 距离恒星较近的行星和卫星 , 都逃脱不了被吞噬的命运 。 比如太阳 , 在30亿年之后 , 就会经历红巨星阶段 , 其边缘将逐渐扩展到近地轨道 , 水星和金星直接消失 , 地球也会变成一个火球 。
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