普通天文學/低質量恆星的死亡
基本上,恆星的質量越大,其核心壓力(由重力引起)就越大,內部溫度就越高。高溫迫使更多的可用核燃料被消耗。燃料消耗得越多,恆星就越熱越亮,其壽命就越短。
中等質量的恆星,例如我們的太陽,通常可以存活幾十億年(太陽大約 100 億年)。較小的恆星壽命長得多,可能長達幾千億年。宇宙還太年輕,最小的恆星還沒有完全消耗掉它們所有的燃料。它們的壽命比迄今為止宇宙的壽命還要長。
但像太陽這樣的中等大小的恆星無法像宇宙存在的時間一樣長。我們的太陽存在的時間還不到大爆炸(大約 13-140 億年前)以來的一半。由於太陽被認為是典型的,我們可以用它來作為研究類似恆星的例子。
像太陽這樣的恆星首先將氫(現在正在進行)融合成氦,從而釋放能量,最終以陽光的形式離開太陽。當太陽的年齡大約是現在的兩倍時,它將不再有足夠的氫在其核心維持穩定的氫聚變。聚變的減緩將導致向外的壓力減小,無法抵禦重力的向內拉力。結果,恆星會收縮,壓縮核心,並導致其溫度升高。
太陽核心的更高溫度將允許它將氦融合成更重的元素,但與此同時,太陽的外層將膨脹並冷卻。結果,它會變成紅色,成為一顆紅巨星。
對於我們的太陽,這個階段只持續了幾千萬到幾億年,然後又發生了坍縮。這次核心被進一步壓縮和加熱,但它已經耗盡了核心中的氫和氦燃料,本質上是一個由碳組成的熾熱垂死餘燼,稱為白矮星。
白矮星是一種奇怪的生物,其質量與太陽大致相同,但大小卻只有地球那麼大。在這一點上,白矮星的密度非常高,以至於一茶匙的白矮星物質在地球上重約 2 噸!事實上,它不再是遵循我們所熟悉的物理定律的**正常**物質。相反,它遵循量子力學定律,阻止它進一步坍縮。
當白矮星從恆星的剩餘核心形成時,紅巨星的外層被吹到太空中,形成**行星狀星雲**。白矮星殘骸只是冷卻下來,慢慢地從熾熱的白顏色透過一系列顏色,最終在數百億年後變成一個寒冷的黑矮星。
白矮星的質量上限大約是太陽質量的 1.44 倍。因此,任何核心質量在其生命結束時(在外層被吹到行星狀星雲後)超過 1.44 個太陽質量的恆星,都不會形成白矮星,而是最終進入一種更加奇特的狀態。這就是所謂的**錢德拉塞卡極限**。
質量更大的恆星的壽命更加狂野。