形成之后的太阳系就是以太阳为中心的星系了。不过,为了了解太阳,我们先要了解恒星,因为太阳就是一颗恒星。对于我们人类而言,恒星也许是最为熟悉的天体了。在晴朗的夜晚,我们仰望天穹时看到的星星绝大部分是恒星。为了能更方便地看,很早以前古人们就给这些星星定出了一些略带人为色彩的特性,例如方位和亮度。
所谓方位就是恒星在天空的位置,这也就是我们常听说过的星座,中国古代把天上星星分成三垣二十八宿。现代通行的星座划分是欧洲人做的。他们将星星划分为大熊、小熊、巨蟹、天蝎等88个星座,使每颗星星都有了自己的名称与位置。
我们不但给天上的星星标记了位置,还按他们亮度的大小规定了等级。例如1等星、2等星、3等星等,等级数越大亮度越小,我们人的肉眼所能看见的星星的最低等是6等,而用光学望远镜能看到的最暗的星星是23等。
至于恒星这个“恒”字也来源于古人。古人看到天上的星星相互之间位置从来不变,因此认为它们是静止不动的。静止不动可以用一个单字“恒”来表示,于是就用“恒星”来称呼这些静止不动的星星了。事实上并非如此,恒星不是静止不动的,相反,它们不但运动不已,而且运动得很快呢。只是由于它们离我们实在太遥远,因此虽然运动得快,我们也看不出来。
星座背景图
恒星的英文名就是“star”,它可以简单地解释成由内部能源产生辐射而发光的大质量球状天体,是具有自己发光、大质量、球状体三大主要特点的自然天体。恒星的形成过程就是前面太阳的形成过程,现在我们再来看看恒星形成之后的情形。恒星形成之后,其生命史的绝大部分都是稳定的,也就是像现在太阳这个样子,这被称为恒星的主星序阶段。
在这个时期,恒星内部的发热靠的是氢的核聚变。恒星形成时,这种氢几乎占了其体积的全部。然而,纵使组成恒星的氢的数量极为巨大,它总有个限量,总有一天会烧光的,那时候恒星怎么办呢?
这时候,原来由氢核聚变形成的氦就会达到一定的温度,也就是能够使氦也发生核聚变的温度。当它达到一定的温度之后,就会再次发生核聚变,由氦核聚变成更重的元素。这时恒星就会发出更强的光度,恒星内核的密度、温度和能量的产生会更多更大,整个恒星的体积也会增大。只是恒星的表面温度将降低,于是恒星表面的颜色就会变红,因此这个阶段的恒星被称为“红巨星”。(www.daowen.com)
虽然氦的核聚变能在一时之间产生更大的热量,然而它所能产生的总能量较之氢的核聚变要少得多,因此氦的消耗速度会非常快。这也就是说,当一颗恒星到了红巨星阶段时就意味着行将就木了。
当氦燃烧尽之后,恒星又会怎样呢?那时,氦核聚变所产生的新元素是碳和氧,当温度够高时,它们也会产生新的核聚变,变成更重的元素,例如氖和硅,而新的核聚变也会产生巨大的能量,只是其延续的时间会更短。这时候恒星的总质量会越来越小,有的质量消散逃入了太空,有的则变成能量消耗掉了。这样不断地核聚变过程可能一直到产生元素铁,只是到铁之后就不会有新的能量产生了,因为铁即使有核聚变也不会产生能量,只能消耗能量。
除了核聚变之外,这时恒星另一个显著的变化是,它们的体积将不断缩小,而密度将不断增大。这时恒星就会变成一颗“白矮星”。什么是白矮星呢?它们就是红巨星再老化后的形态。这时,由于一次次的核聚变,它可以产生的能量也越来越少了,亮度也越来越低了,体积更是越来越小,同时密度却不断增大。这主要是因为核聚变的“燃料”越来越少,然而恒星还保持着强大的引力,将恒星上的物质紧紧地往核心拖拉的结果。因此,白矮星主要的特点是虽然体积很小,即有着惊人的高密度。有多高呢?这样说吧,如果将白矮星上的物质放到地球上的话,它的密度将达到每立方厘米1015克,也就是说每立方厘米约10亿吨。然而即使到了这里,白矮星的引力还不会停止,这就使得它进一步塌缩,体积变得越来越小,密度变得越来越大,以后它又可能成为一颗中子星,它的密度就更是大得让人不可思议了!
然而以后呢?可以想象,恒星还会进一步地塌缩下去,这几乎是个无限的过程,与这个过程相伴的自然是恒星的体积越来越小而密度越来越大,我们又可以想象,到了一定的程度之后,这颗恒星的体积将“消失”,而它的密度将变得无限大,按天文学的说法,它将成为一个点,即“史瓦西奇点”,用另一个我们更熟悉的名字来说,就是黑洞。
黑洞除了体积无限小而密度无限大之外,另一个特点是引力也无限大,因此即使光线经过它时也会被它照单全收,无法逃逸。因此它看起来就是一个完全不能发出任何光线的黑洞,这也是黑洞名字的起源。黑洞可以说就是恒星的最终结局了。不过并非所有的恒星能达到或直接达到黑洞的境界,主要是一些质量相对较小的恒星能够如此。至于那些质量较大的恒星则有可能成为超新星。
什么是超新星呢?就是当一颗恒星(常常是质量比较大的恒星)的核聚变进行到前面提到过的一定层次时,不是继续核聚变下去,而是会突然来个大爆发,将星内的物质向太空抛撒,这时,它的亮度会突然增强上千万倍甚至上亿倍,这也是整个恒星世界中最剧烈的大爆发。这样的结果是,我们地球人突然有一天在天上看到一颗过去从来没有过的新的星星,它的亮度之大甚至白天也能看到,这就是超新星了。
超新星之后恒星的命运有两者:或者通过爆发甩掉一部分质量之后其核心部分再变成白矮星,就像质量较小的恒星一样,或者干脆整个儿爆发掉了,成为茫茫宇宙中一片明亮的恒星遗迹,最后消失。
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