正文 第13章 恒星的芳齡幾何(2 / 2)

如果你認為中子星非常可愛,你就會喜歡它們的親兄弟脈衝星。脈衝星以極快的速度旋轉,並在短期的爆炸中放射出大量輻射。脈衝星被認為是“死亡之星”,是恒星在超新星階段爆發後的產物。超新星爆發之後,就隻剩下了一個“核”,僅有幾十千米大小,它的旋轉速度很快,有的甚至可以達到每秒714圈。在旋轉過程中,它的磁場會使它形成強烈的電波向外界輻射,脈衝星就像是宇宙中的燈塔,源源不斷地向外界發射電磁波,這種電磁波是間歇性的,而且有著很強的規律性。正是由於其強烈的規律性,脈衝星被認為是宇宙中最精確的時鍾。

你是否真的考慮過黑洞究竟是什麼?黑洞不是科學小說家編造出來的虛構的東西。黑洞有些用詞不當,因為任何靠近它們的光都被吸進去了,它們應該被稱為“看不見”的洞。黑洞是死亡恒星的剩餘物,是在特殊的大質量超巨星坍塌收縮時產生的。黑洞其實也是個星球,隻不過它的密度非常非常大,靠近它的物體都被它的引力所約束,不管用多大的速度都無法脫離。

3.瀕臨死亡的恒星——紅巨星

我們也許不會想到再過幾十億年,太陽會突然膨脹起來,變成一個大火球,離太陽最近的一些行星將被它吞沒,表麵的溫度也可能高達1000℃以上,地球上所有的生命都將毀滅。這聽上去或許很可怕,但是這實際上是一般恒星都要經曆的晚年階段,在天文學上這個階段稱為——紅巨星階段。之所以稱它為“巨星”,是因為在這個時期它的體積巨大。一般在巨星階段,恒星的體積將膨脹到十億倍之多。稱它為“紅”巨星,是因為在這恒星迅速膨脹的同時,它的外表麵離中心越來越遠,所以溫度將隨之而降低,發出的光也就越來越偏紅。不過,雖然溫度降低了一些,可紅巨星的體積是如此之大,它的光度也變得很大,極為明亮。肉眼看到的最亮的星中,許多都是紅巨星。

當一顆恒星瀕臨死亡的時候,它的內核收縮、外殼膨脹——燃燒殼層內部的氦核向內收縮並變熱,而其外殼則向外膨脹並不斷變冷,表麵溫度大大降低。這個過程僅僅持續了數十萬年,此時的恒星就是在迅速膨脹中變為紅巨星的。

紅巨星一旦形成,就朝恒星的下一階段——白矮星進發。當外部區域迅速膨脹時,氦核受反作用力卻強烈向內收縮,被壓縮的物質不斷變熱,最終內核溫度將超過一億度,點燃氦聚變。最後將在中心形成一顆白矮星。

當恒星中心區的氫消耗殆盡形成由氦構成的核球之後,氫聚變的熱核反應就無法在中心區繼續。這時引力重壓沒有輻射壓來平衡,星體中心區就要被壓縮,溫度會急劇上升。中心氦核球溫度升高後使緊貼它的那一層氫氦混合氣體受熱達到引發氫聚變的溫度,熱核反應重新開始。如此氦球逐漸增大,氫燃燒層也跟著向外擴展,使星體外層物質受熱膨脹起來向紅巨星或紅超巨星轉化。轉化期間,氫燃燒層產生的能量可能比主序星時期還要多,但星體表麵溫度不僅不升高反而會下降。其原因在於:外層膨脹後受到的內聚引力減小,即使溫度降低,其膨脹壓力仍然可抗衡或超過引力,此時星體半徑和表麵積增大的程度超過產能率的增長,因此總光度雖可能增長,表麵溫度卻會下降。質量高於4倍太陽質量的大恒星在氦核外重新引發氫聚變時,核外放出來的能量未明顯增加,但半徑卻增大了好多倍,因此表麵溫度由幾萬開降到三四千開爾文,成為紅超巨星。質量低於4倍太陽質量的中小恒星進入紅巨星階段時表麵溫度下降,光度卻急劇增加,這是因為它們外層膨脹所耗費的能量較少而產能較多。

當恒星到達紅巨星階段時,它要急劇地膨脹,一般半徑可達5000萬千米(太陽的半徑為700萬千米)。中心部分雖然經過多次的收縮,但拋射的物質很多,剩下的物質對它的結局至關重要。