恒星是如何诞生的?

檀香山社区学院副教授理查德·布里尔提供了以下解答

理查德·布里尔

当轻元素的原子在足够大的压力下被挤压,使其原子核发生聚变时,恒星就诞生了。所有恒星都是力的平衡的结果:引力压缩星际气体中的原子,直到聚变反应开始。一旦聚变反应开始,它们就会产生向外的压力。只要向内的引力与聚变反应产生的向外力相等,恒星就保持稳定。


支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您将帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。


气体云在我们的星系和像我们这样的其他星系中很常见。这些云被称为星云。一个典型的星云跨越许多光年,包含的质量足以制造几千颗像我们太阳一样大小的恒星。星云中的大部分气体由氢和氦分子组成——但大多数星云也包含其他元素的原子,以及一些令人惊讶的复杂有机分子。这些较重的原子是较老恒星的残余物,这些恒星在一种我们称之为超新星的事件中爆炸。有机分子的来源仍然是一个谜。

图片:哈勃太空望远镜
恒星诞生始于气体云(如这里所示的鹰状星云)中的星际物质压缩和聚变时。

气体密度的不均匀性导致净引力,将气体分子拉得更近。一些天文学家认为,引力或磁场扰动导致星云坍塌。随着气体的聚集,它们失去势能,从而导致温度升高。

随着坍塌的继续,温度升高。坍塌的云层分离成许多较小的云层,每个云层最终都可能变成一颗恒星。云核的坍塌速度比外部部分快,云层开始越转越快以保持角动量。当核心温度达到约 2,000 开尔文度时,氢气分子分解成氢原子。最终,核心温度达到 10,000 开尔文度,当聚变反应开始时,它开始看起来像一颗恒星。当它坍塌到大约我们太阳大小的 30 倍时,它就变成了一颗原恒星。

当核心中的压力和温度变得足够大以维持核聚变时,向外的压力会对抗引力。在这个阶段,核心大约是我们太阳的大小。围绕恒星的剩余尘埃包层升温并在光谱的红外部分发出明亮的光芒。此时,来自新恒星的可见光无法穿透包层。最终,来自恒星的辐射压力吹散了包层,新恒星开始了它的演化。新恒星的属性和寿命取决于剩余气体的量。像我们太阳这样的恒星的寿命约为 100 亿年,正值中年,还剩下大约 50 亿年。

辛辛那提大学物理学助理教授玛格丽特·M·汉森给出了这样的回答

恒星是由大片星际物质云的引力坍塌形成的。事实上,恒星之间的空间并不是空的;它几乎是空的,但并非完全如此。星际物质,即存在于恒星之间的物质,是由气体和尘埃组成的。诚然,我们银河系中只有约 10% 的质量是由星际物质构成的。但是这种物质,尽管非常稀薄,却会产生引力,因此,它会开始将自身拉到一起。

图片:哈勃太空望远镜
银河育婴室。 许多恒星诞生于美丽的猎户座星云中。

随着这种吸积的继续,引力变得越来越强,因为它的强度随着质量的增加和单个原子距离的减小而增加。最终,这种星际物质完全向内坍塌。最中心的物质被外围的下落物质压缩,向下推向中心。这种压缩使坍塌云层的中心升温。

在某个时刻,中心温度变得非常高,它触发了聚变反应。所有落入的物质然后演变成一颗炽热、明亮的恒星。只要有氢气通过核反应聚变,并且向内推的引力压力使原子在中心保持非常热和紧密地堆积,恒星就会继续发光。对于更高级、更详细的描述,以及精彩的图片,请参阅科罗拉多大学的李·卡克纳制作的网站“恒星诞生”。

© . All rights reserved.