银河系中的恒星是如何死亡的？
2024-11-19 阅读 74
更新于 2024年11月21日
恒星是被“饿”死的。
一颗“活着”的恒星，每时每刻都在燃烧自己，例如，太阳每秒消耗约420万吨物质，持续了46亿年，总共烧掉了大约5800万亿亿吨（5.8 x 10^26千克）的物质。
地球的重量（或质量）约为5.965×10²⁴kg，也就是60万亿亿吨。
计算下来，太阳在过去的46亿年里已经烧掉了96.7个地球。
随着太阳核聚变的持续，可参与反应的氢原子和氘原子及氦原子越来越少，也许在未来的几十亿年后，太阳终会逐渐冷却。
大多数的恒星死亡是从“变冷”和“变小”开始的，恒星受到的自身引力大于分子间斥力，就会向内坍塌，质量越大的恒星坍塌的体积越小。
一、大块头的恒星变成了黑洞
二、中块头的恒星变成了中子星
三、小块头的恒星变成白矮星
我们的太阳由于个头太小，将来有一天也会变成白矮星。
恒星是如何死亡的？
无非就两种，意外以及自然老死。
先说下，常规的“自然老死”。众所周知，我们的宇宙是有寿命的，并非永恒存在，也有终结的一天。
自然恒星也有寿命。我曾在另外一篇回答中，大致介绍过恒星的演化过程，也就是恒星的生老病死。感兴趣可以看下。
一般认为，恒星的演化过程主要包括以下四个过程阶段：诞生阶段→主序阶段→红巨星阶段→死亡阶段。
首先是诞生阶段：恒星诞生于巨分子云中的引力不稳定现象，由不同分子云或星系间的碰撞、大质量恒星的辐射压、临近的超新星爆发等因素引发。
巨分子云在引力作用下收缩，形成原恒星，再进一步演化成主序前星，最终成为能够在可见光波段被观测到的主序星。
主序阶段：这是恒星生命中最长的一个阶段，占据了恒星大部分时间。在这个阶段，恒星的核心区域发生氢核聚变反应，将氢聚变成氦，释放出大量能量。
氢弹就是根据核聚变的原理制作的。
恒星的亮度和温度主要由其质量决定，质量越大的恒星，亮度和温度越高，消耗燃料的速度也越快，寿命越短。
红巨星阶段：每当恒星核心的氢耗尽后，恒星就会进入红巨星阶段。
在这个阶段，恒星内部的核反应则会燃烧更重的元素，如氦、碳等。恒星的体积会大幅膨胀，但是表面温度降低，亮度增加。
红巨星阶段会持续数百万年，但大部分红巨星都是变星，不如主序星稳定。
死亡阶段：根据不同的恒星质量，在死亡阶段会产生不同的产物。
其中质量较小的恒星会形成白矮星，主要靠电子简并压抵抗重力而稳定存在。而质量较大的恒星则可能会经历超新星爆发，形成中子星或黑洞。
以上就是恒星演化的四个过程。
再说下恒星的意外死亡。其中也没什么好说的，跟人类的意外死亡一样，非正常死亡都可以算意外。
尤其是在如此浩瀚的宇宙，什么样的意外都有可能，毕竟我们对于宇宙的认知还很浅薄。
简单举几个例子。
黑洞潮汐撕碎恒星，也被称为潮汐瓦解事件！当一颗恒星运行到距离黑洞很近的位置时，会受到黑洞巨大的引力作用，然后恒星会被撕裂成碎片，并逐渐被黑洞吞噬，同时释放出强烈的宇宙辐射光芒。这个过程释放出的能量超级巨大，比太阳每年释放的能量还要高出上千亿倍！
而在银河系中心周围，就有一个质量相当于几百万甚至上千万个太阳的特大质量黑洞，它就像是一个“宇宙巨兽”，吞噬着周围的一切物质。
伽马射线暴
伽马射线暴是发生在宇宙学尺度上的恒星级天体中的爆发过程，理论上是巨大恒星在燃料耗尽时塌缩爆炸或者两颗邻近的致密星体（黑洞或中子星）合并而产生的。
伽马射线暴是宇宙顶级能量爆发，其几秒钟或几分钟爆发出来的能量，甚至超过一个星系辐射能量总和，如果被这种能量击中，将会万劫不复。
伽马射线暴持续时间超级短，只有0.1到1000秒，但辐射的能量却超级巨大，主要集中在0.1到100MeV的能段。星系碰撞银河系和仙女星系是邻居，它们之间的距离大约是254万光年。虽然听起来很远，但宇宙总是在不停地运动和变化，这两个星系也正以缓慢的速度相互靠近。
科学家们预测，在大约35亿年后，它们可能会开始碰撞，并最终合并成一个全新的星系！
而在这个持续数十亿年的缓慢碰撞过程。两个星系会逐渐融合，形成一个全新的星系形态。在这个过程中，星系中的恒星、行星、气体和尘埃等都会受到巨大的引力扰动，发生翻天覆地的变化。无数的恒星和行星可能会被抛出原有的轨道，成为宇宙中漂泊的流浪者。
还有的恒星可能会被推向星系中心，那这些恒星就可能会被星系中心的巨大黑洞吞噬掉，这算是间接导致恒星“死亡”。
银河系中的恒星如同宇宙中的璀璨明珠，它们在浩瀚的宇宙中经历着诞生、燃烧和最终的死亡。
银河系是一个庞大的恒星家园，拥有数以千亿计的恒星。这些恒星在宇宙的演化过程中扮演着至关重要的角色。恒星的诞生源于巨大的分子云坍缩，在引力的作用下，物质逐渐聚集形成原恒星。当原恒星核心的温度和压力达到一定程度时，核聚变反应被点燃，恒星开始发光发热，进入主序阶段。
在主序阶段，恒星通过核心的氢核聚变产生能量，维持着自身的稳定。然而，随着时间的推移，恒星内部的氢燃料逐渐耗尽。对于不同质量的恒星，它们的命运也各不相同。
小质量的恒星，如红矮星，温度较低，核聚变反应相对温和。它们的寿命可以达到几百亿年至上万亿年。随着演化的进行，红矮星会逐渐变暗、变冷直至死亡。
中等质量的恒星，与太阳质量差不多，寿命为几十亿至上百亿年。在生命晚期，它们会膨胀为巨星，最终将外层抛向宇宙，形成行星状星云，中心留下一个热的、致密的恒星遗迹——白矮星。
大质量恒星的命运则更加壮观和激烈。它们可以聚变的不仅仅是氢和氦，随着恒星内核不断收缩且中心温度不断升高，还能发生碳、氧甚至更重元素的聚变，同时膨胀为超巨星。但当核心变成铁核后，将无法再进行聚变或裂变，没有能量继续抵抗引力收缩作用，会瞬间重力崩塌，引发超新星爆发，中心留下中子星或恒星级黑洞。
银河系中的恒星命运各异，它们的死亡不仅是一个自然的过程，也为宇宙的演化和新天体的诞生提供了物质基础。
二、不同质量恒星的死亡之路
（一）超大质量恒星的壮烈终结
超大质量恒星，通常质量在 30 倍太阳质量以上，其内部的核反应极为剧烈。在漫长的生命历程中，它们不断消耗着大量的燃料，进行着从氢到氦，再到更重元素的核聚变。当燃料耗尽时，恒星无法再产生足够的能量来抵抗自身的引力，从而引发了超新星爆发。这种爆发是宇宙中最为壮观的天文现象之一，释放出巨大的能量，超过 10^46 焦耳，相当于星系级别的能量爆发。超新星爆发后，如果内核质量超过奥本海默极限（约为 3.2 倍太阳质量），则会形成黑洞。黑洞是宇宙中最神秘的天体之一，具有极强的引力，任何物质甚至光线一旦进入其视界，就无法逃脱。例如，当一颗大质量恒星的燃料消耗殆尽后，核心便无法再继续发生核聚变反应产生能量，整个恒星的平衡被打破，在自身的引力作用下开始坍缩，最终引发超新星爆发。假如爆发之后留下的内核大于 3.2 倍太阳质量，那么内核就会继续坍缩形成一个可怕的黑洞，在他的中心是一个密度无限大、时空曲率无限高、体积无限小的奇点。
（二）大质量恒星的震撼结局
质量在 8 - 30 倍太阳质量以下的恒星，同样会经历激烈的核聚变过程。当它们聚变到铁元素后，由于铁元素无法继续聚变，恒星失去了能量来源，自身引力导致核心收缩，引发超新星爆发。在超新星爆发后，恒星的内核会形成中子星。中子星是一种极其致密的天体，其质量介于太阳的 1.44 到 3 倍之间，然而半径仅有 10 公里，这样的体积与质量比使得中子星的密度达到了难以想象的 1 到 10 亿吨每立方厘米。正是这种极端的密度，使得中子星成为了由中子组成的天体。中子星具有强大的磁场强度，可以达到 1 到 20 万亿高斯，比地球的磁场强度高出数亿倍。刚诞生时，其表面温度可达百万度，核心温度则可达万亿度，会向太空中发出强烈的能量辐射，强度可以达到太阳的 100 万倍。
（三）中等质量恒星的安静谢幕
质量在 0.5 - 8 倍太阳质量以下的恒星，在生命末期会形成红巨星。当恒星核心的氢几乎被完全耗尽时，核心不再有足够的氢来维持核聚变反应，重力开始压缩核心，导致核心温度急剧上升。在此过程中，恒星的外层气体开始膨胀，恒星变得更大、更亮，进入红巨星阶段。在这个阶段，恒星的核心开始将氦核聚变成更重的元素，如碳和氧。对于像太阳这样的中等质量恒星，核心的氦燃烧阶段将持续相对较短的时间，恒星最终会进入一个不稳定的状态，开始抛射外层气体，形成美丽的行星状星云。而恒星的核心部分将收缩成一个炽热的小天体——白矮星。白矮星直径仅有地球大小，但质量却能与太阳相媲美，密度达到了令人难以置信的 1 到 10 吨每立方厘米。白矮星刚形成时，其表面温度可以高达 10000 摄氏度，能够发出微弱的光芒。但随着时间的推移，白矮星会逐渐冷却下来，光芒也随之暗淡，最终成为不再发光的黑矮星。
（四）小质量恒星的漫长等待
质量在 0.5 倍太阳质量以下的红矮星，中心的压力和温度相对较低，使得核反应过程温和而缓慢。它们慢慢地消耗着核心的燃料，寿命可长达万亿年，这个数字远远超出了宇宙目前的年龄。至今为止，所有的红矮星都还处于它们的青壮年期，没有一个转变为黑矮星。理论上，红矮星最终可能变成黑矮星，但这将是一个极其漫长的过程。由于红矮星在宇宙中占有绝对数量的优势，它们对宇宙的整体演化起着举足轻重的作用。红矮星的光度虽低，但在遥远的宇宙角落，它们可能是唯一能够被探测到的天体。此外，红矮星周围宜居带内的行星，可能成为寻找地外生命的关键所在。
三、恒星死亡过程中的奇异现象
