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淺談質(zhì)量對(duì)恒星演化的影響及致密星的性質(zhì)
四川省南充高級(jí)中學(xué)2016級(jí)8班 楊榮添 2019/4/6 8:07:49
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脈沖星及波霎，憑借著比普通中子星更大的質(zhì)量，更快的自轉(zhuǎn)速率以及兩極發(fā)射的射電脈沖而成為宇宙中最奇特的天體之一。如psr序列、M1中心天體則屬于脈沖星。脈沖星的自轉(zhuǎn)軸與磁軸往往不重合，而在此基礎(chǔ)上，若地球在射電脈沖掃過的圓錐形區(qū)域內(nèi)，我們便可觀察到周期性的閃光。而基于此原理，我們便可得到前文所述宇宙中最精確的及時(shí)方法（脈沖星計(jì)時(shí)）
在中子星的三個(gè)分支中，磁星是其中最強(qiáng)大的一類。而這類天體的質(zhì)量卻也是穩(wěn)定在最危險(xiǎn)的奧本海默極限附近。這類中子星在形成時(shí)極快的自轉(zhuǎn)導(dǎo)致產(chǎn)生了極強(qiáng)的磁場(chǎng)，所釋放的電磁輻射以x射線與γ射線為主。在形成中子星時(shí)，熾熱的物質(zhì)在短時(shí)間內(nèi)對(duì)流產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場(chǎng)，除此之外，在此期間由于極快的自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的動(dòng)能也可轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌?chǎng)。
磁星在其生命期間往往表面會(huì)出現(xiàn)星震，地殼在移動(dòng)數(shù)厘米內(nèi)也可釋放相當(dāng)驚人的能量，這些能量以X射線與γ射線。由于能量散失而導(dǎo)致質(zhì)量的虧損，在此作用中，磁星的自轉(zhuǎn)速度會(huì)減慢，變?yōu)槠胀ǖ闹凶有腔蛎}沖星，因此磁星存在的時(shí)間并不長(zhǎng)。目前如SGR 0525-66，SGR 1806-20，SGR 0501+4516則為磁星。
（3）m﹥30 m0的恒星
質(zhì)量已超過30倍太陽(yáng)質(zhì)量的恒星生命短暫而絢爛，和太陽(yáng)簡(jiǎn)直毫無(wú)相似之處。在宇宙中，質(zhì)量越大的恒星，數(shù)量越少，原因便是它們短至數(shù)百萬(wàn)年的壽命。宇宙中八成以上的恒星為小質(zhì)量恒星，即比太陽(yáng)質(zhì)量還小的紅矮星。相比之下，紅矮星的壽命可長(zhǎng)達(dá)數(shù)百億年。而這類恒星便是以O(shè)型星為主的大質(zhì)量恒星，其變現(xiàn)為高溫，體積大，發(fā)出藍(lán)光，位于赫羅圖左上角最頂端。目前為止已知最大質(zhì)量的恒星為R316a1,為太陽(yáng)質(zhì)量的265-315倍，亮度為太陽(yáng)的871萬(wàn)倍。
宇宙中質(zhì)量最大的一類恒星是初代恒星，它們是宇宙誕生后形成的第一批恒星，由于濃密而充足的氫分子的原料，這些恒星質(zhì)量在100-1000太陽(yáng)質(zhì)量?jī)?nèi)，正是因?yàn)槎虝旱膲勖�，最后提供了形成類星體的物質(zhì)。初代恒星在主序星結(jié)束后由于自身極端的壓力作用跳過巨星階段直接坍縮為黑洞，甚至不會(huì)發(fā)生超新星爆發(fā)。
而質(zhì)量稍小于初代恒星的大質(zhì)量恒星則會(huì)有超新星遺跡產(chǎn)生。主序星階段之后，和中等質(zhì)量恒星相同，超巨星首先會(huì)形成一個(gè)鐵核進(jìn)而開始收縮，直到將核壓縮進(jìn)自身的史斥西半徑內(nèi)的一個(gè)范圍。在此范圍內(nèi)核自身的逃逸速度大于了光速，故光子無(wú)法逃逸出去，故黑洞并不會(huì)發(fā)射可見光，因此看起來(lái)漆黑一片。當(dāng)核心內(nèi)部生成黑洞后，恒星也就宣告死亡，由于黑洞在恒星核心處，周圍物質(zhì)不斷加速落入其中，黑洞會(huì)變得過于飽和而將無(wú)法吞噬的物質(zhì)以伽馬射線的形式從恒星兩極發(fā)射出來(lái)，從而摧毀整個(gè)恒星結(jié)構(gòu)恒星外層則在一次強(qiáng)烈的超新星爆中被拋射出去。恒星只有在自轉(zhuǎn)速度很快，且質(zhì)量足夠大的條件下才可能發(fā)生伽馬射線暴。這類爆發(fā)往往持續(xù)數(shù)小時(shí)，為長(zhǎng)伽馬射線暴，而如像致密星合并則可產(chǎn)生短伽馬射線暴，通常持續(xù)數(shù)毫秒左右。這種爆發(fā)釋放的能量遠(yuǎn)超太陽(yáng)100億年釋放能量總和。
綜上所述，大質(zhì)量恒星消失后遺留物質(zhì)為黑洞，其為早期宇宙的研究有重大作用。在初代恒星坍縮為黑洞后，其相互間又會(huì)合并，形成規(guī)模更大的黑洞，產(chǎn)生的引力也就越強(qiáng)，從而促使越來(lái)越多的黑洞向其靠近。如今的超大質(zhì)量黑洞便是在過去如此形成，它們成長(zhǎng)得非常迅速，將周圍的塵埃物質(zhì)拖拽至附近，產(chǎn)生的吸積盤因摩擦而產(chǎn)生極高的溫度。黑洞向兩極發(fā)射伽馬射線使整個(gè)結(jié)構(gòu)釋放出非常強(qiáng)的光。類星體通過自身引力與暗物質(zhì)的作用下周圍物質(zhì)越來(lái)越密集，以致于足以產(chǎn)生新的恒星，這對(duì)早期宇宙中星系的形成具有重大意義。
如今的宇宙物質(zhì)足夠豐富以致于能夠孕育生命，依賴于遠(yuǎn)古恒星的演化，如今地球上如金、銀、鉑等重金屬元素如此稀缺便是因?yàn)檫h(yuǎn)古恒星通過超新星爆發(fā)產(chǎn)生的高溫使鐵聚變成更重的元素。觀測(cè)遙遠(yuǎn)的類星體，可將我們把目光投向越來(lái)越遠(yuǎn)而更早期的宇宙。致密星不管在探究宇宙的起源還是生命的誕生乃至今后天文學(xué)的發(fā)展都起著舉足輕重的作用。
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