明星的寿命有多长?

简短的回答:这取决于恒星的大小。

明星的寿命有多长?插图
明星的寿命有多长?插图1 哈勃太空望远镜在鹰状星云中捕捉到了这张创世之柱的红外图像。 可以看到正在形成的年轻恒星发出的光穿透了尘埃和气体云。 (图片来源:NASA、ESA 和哈勃遗产团队 (STScI/AURA))

恒星诞生于汹涌的云层中,它们的死亡也同样具有爆炸性。但星星实际上能活多久?简短的回答是:这取决于恒星的大小。

在其生命的大部分时间里,恒星处于一种称为流体静力平衡的微妙平衡状态中,在这种状态下,拉入恒星的引力与恒星核心核反应产生的向外推力相平衡。这种向外的推动发生在恒星融合氢核形成氦核的过程中,这会导致能量爆发,从而保持恒星的形状和亮度。一旦所有的氢都用完,这颗恒星就会走上一条不可逆转的灭亡之路。恒星会燃烧氦气一段时间,最大的恒星会继续燃烧化学元素直到铁,但这是短暂的执行。恒星有多种大小,从仅占太阳质量的 7% 一直到 250 个太阳质量。那么哪些人死得最快呢?

“更大的恒星有更多的燃料可以燃烧,”英国伦敦大学学院的太阳物理学家 Ryan French 告诉 Live Science。 “但它们也燃烧得更加坚硬和明亮,”弗伦奇说。它们巨大的尺寸意味着与较小的恒星相比,重力将物质更强烈地压入它们的核心,因此它们的核反应以更高的速度进行

“较大的恒星实际​​上比较小的恒星更快地耗尽了它们可用的燃料,”弗伦奇说。最大质量的恒星在宇宙中的寿命只有数亿年。他们活得快,死得早。小于太阳质量约 10% 的最小恒星开始时的燃料要少得多;即便如此,他们仍然可以靠燃料供应维持数千亿年的生活。

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明星的寿命有多长?插图3 宇宙中最古老的恒星是 HD140283——或者俗称的玛士撒拉。 这张数字化巡天图像显示了位于 190.1 光年外的玛土撒拉星。 (图片来源:数字化巡天 (DSS)、STScI/AURA、Palomar/Caltech 和 UKSTU/AAO)

但由于宇宙形成于 138 亿年前,根本就没有足够的时间让一颗小恒星达到老年。

“迄今为止发现的最古老的恒星之一是玛土撒拉星,”弗伦奇说。这颗恒星距离地球 190 光年,以圣经中的人物命名,据说他生活了将近一千年。 “目前对这颗恒星年龄的估计是 137 亿年,”French 说。这意味着它会在大爆炸后不久形成。

相比之下,天文学家发现了一些仍处于形成过程中的恒星,称为原恒星。根据马克斯普朗克学会的说法,这些恒星使用智利的阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列 (ALMA) 进行观测,年龄不到 500,000 年。 “当这些恒星首次点燃时,人类正在使用石器,”弗伦奇说。

那么天文学家如何计算出恒星的年龄呢? “这并不简单,”French 说。 “天文学家结合对恒星质量、亮度和太空速度的测量来与其他恒星进行比较,并通过计算机模拟来估计它的年龄。”

我们太阳的年龄大约是 46 亿年——介于原恒星和玛土撒拉星之间。天文学家认为它的寿命已接近一半。 “在大约 50 亿年的时间里,太阳将停止在其核心将氢融合成氦,”弗伦奇说。

一旦太阳核心耗尽燃料以抵消重力,它就会开始收缩。与此同时,太阳的外壳会膨胀,因为它仍然有一些氢可以融合。 “太阳将变得如此之大,以至于它会吞噬水星和金星的轨道,”弗伦奇说。大约 10 亿年后,外核将耗尽其氢并继续进行氦聚变。最终,太阳将耗尽燃料,其核心收缩成一个碳和氧球,称为白矮星。它的外层将消散并变成一个星云——一个炽热的剩余等离子体的外壳。

这提醒我们,即使是最大的恒星也比人类寿命更长,但没有什么是永恒的。

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