恒星是怎样形成的?

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恒星是怎样形成的?

根据弥漫说的理论,恒星形成可分为两个阶段,开始时先由极其稀薄的物质凝聚成星云并进一步收缩成原恒星,然后原恒星才发展成为恒星。

巨大的星云

星际空间普遍存在极稀薄的物质,由于分布不均匀而往往分裂成团块,并向中心凝聚,成为弥漫星云。 弥漫星云在逐步凝聚收缩过程中进一步分裂,变成体积和质量更小而密度却更高的小球状星云。 星云很庞大,半径起码有好几光年。它的外原物质自由地向中心坠落,收缩进行得相当快,但也需几百万年的时间才能落到中心区。随着快收缩过程的进行,星云内部的密度迅速增大,温度快速升高,气压也相应增强,随之发生一系列的反应,使外原物质下落的速度和小球状体的收缩速度减缓,即进入慢收缩阶段。 星云的形状各异,人们用肉眼只能看到一个猎户座大星云。

原恒星阶段

一般把处于慢收缩阶段的天体称为原恒星。慢收缩开始后,中心区受强烈压缩而升温并发出热辐射,直到最后中心温度升到约800至1000万度以上,由氢原子核聚变为氦原子核的热核反应提供足够的能量,使内部压力与引力处于相对平衡状态,一颗恒星就正式诞生了。 原恒星进一步形成恒星的收缩过程要持续几百万到几千万年。

在17世纪时,牛顿提出:散布于空间中的弥漫物质可以在引力作用下凝聚为太阳和恒星的设想经过历代天文学家的努力,已逐步发展成为一个相当成熟的理论。观测表明,星际空间存在着许多由气体和尘埃组成的巨大分子云。这种气体云中密度较高的部分在自身引力作用下会变得更密一些。当向内的引力强到足以克服向外的压力时,它将迅速收缩落向中心。如果气体云起初有足够的旋转,在中心天体周围就会形成一个如太阳系大小的气尘盘,盘中物质不断落到称为原恒星的中央天体上。在收缩过程中释放出的引力能使原恒星变热,当中心温度上升到1000万度以引发热核反应时,一颗恒星就诞生了。恒星的质量范围在0.1-100个太阳质量之间。更小的质量不足以触发核反应,更大的质量则会由于产生的辐射压力太大而瓦解。近年来,红外天文卫星探测到成千上万个处于形成过程中的恒星,毫米波射电望远镜在一些原恒星周围发现由盘两极射出的喷流。这些观测结果对上述理论都是有力的支持。

恒星的颜色与其表面温度的关系:其他所有恒星也和太阳一样,是炽热的大火球。不过,它们的表面温度并不相同,天文学家发现,恒星的表面温度越高,它发出的光线的颜色越偏向紫色,温度越低,越偏向红色。因此,通过恒星的颜色,可以较为粗略地判断该恒星表面温度的相对高低。

宇宙没形成以前是什么样的

大约在150亿年前,宇宙所有的物质都高度密集在一点,有着极高的温度,因而发生了巨大的爆炸。大爆炸以后,物质开始向外大膨胀,就形成了今天我们看到的宇宙。大爆炸的整个过程是复杂的,现在只能从理论研究的基础上,描绘过去远古的宇宙发展史。在这150亿年中先后诞生了星系团、星系、我们的银河系、恒星、太阳系、行星、卫星等。现在我们看见的和看不见的一切天体和宇宙物质,形成了当今的宇宙形态,人类就是在这一宇宙演变中诞生的。

大爆炸理论的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里,宇宙体系并不是静止的,而是在不断地膨胀,使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。根据大爆炸宇宙学的观点,大爆炸的整个过程是:在宇宙的早期,温度极高,在100亿度以上。物质密度也相当大,整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀,结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时,中子开始失去自由存在的条件,它要么发生衰变,要么与质子结合成重氢、氦等元素;化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后,早期形成化学元素的过程结束(见元素合成理论)。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时,辐射减退,宇宙间主要是气态物质,气体逐渐凝聚成气云,再进一步形成各种各样的恒星体系,成为我们今天看到的宇宙。

从1948年伽莫夫建立热大爆炸的观念以来,通过几十年的努力,宇宙学家们为我们勾画出这样一部宇宙历史:

大爆炸开始时 约137亿年前,极小体积,极高密度,极高温度。

大爆炸前10~43秒 宇宙从量子背景出现。

大爆炸前10~35秒 同一场分解为强力、电弱力和引力。

大爆炸前10~5秒 10万亿度,质子和中子形成。

大爆炸后0.01秒 1000亿度,光子、电子、中微子为主,质子中子仅占10亿分之一,热平衡态,体系急剧膨胀,温度和密度不断下降。

大爆炸后0.1秒后 300亿度,中子质子比从1.0下降到0.61。

大爆炸后1秒后 100亿度,中微子向外逃逸,正负电子湮没反应出现,核力尚不足束缚中子和质子。

大爆炸后13.8秒后 30亿度,氘、氦类稳定原子核(化学元素)形成。

大爆炸后35分钟后 3亿度,核过程停止,尚不能形成中性原子。

大爆炸后30万年后 3000度,化学结合作用使中性原子形成,宇宙主要成分为气态物质,并逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块,直至恒星和恒星系统。

根据哈勃常数也可以推算大约150亿年前,宇宙起始于一个奇点。

温格.波缪说:“爆炸1/100秒时,温度为1000亿摄氏度,宇宙处于最简单的热平衡状态。从纯能量中产生出来的光子和正负电子搅和在一起,连幻影般的中微子也泡在这盆热汤(就是我们所说的基本粒子浓汤)里。光子和质子的比例为10比1。爆炸1秒后,温度降到100亿摄氏度,中微子开始抽身逃离热平衡。三分钟是个划时代的时间,温度降到10亿摄氏度,正负电子湮灭完成。宇宙主要由光、正反中微子组成,核粒子只占很少份额,其中氢和氦的比例为73∶27。另外就是湮灭中多出来的与核粒子同样稀少的电子。此后70万年没有大事发生,直至温度降到3000摄氏度,自由电子渐渐各有其主,与核结成了氢和氦,物质于是脱离了辐射的热平衡,宇宙开始透明。

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