【恒星】在天文学中,最小的恒星有多小,最大的又有多大呢?( 二 )
在理论上 , 在一个星际物质分布集中区域 , 星际物质的含量就多、密度越大 , 其形成恒星的可能性也越大 , 最终形成的恒星质量也会越大 , 围绕其运动的行星数量也会越多 。 但如果反过来看 , 在星云物质演化过程中 , 有两种情况的发生则有几率产生不了恒星:
第一种情况:假如星际物质的含量较少 , 即使占统治地位的核心区所吸收的星际物质总量 , 也不足以使核心区的温度提升到可以达到氢原子核聚变的程度 , 恒星就不会形成 。 第二种情况:在系统演化过程中 , 所形成的若干核心区最后势均力敌 , 谁也没有最终脱颖而出 , 星际物质的吸收和分配比较平均 , 也会使得触发恒星内部核聚变所需要的温度缺乏必要的支撑条件 。 根据科学家推测 , 当一个星体 , 其最后通过吸聚星际物质所达到的总质量 , 达不到太阳质量的0.08倍时 , 即使它再怎么“努力” , 其内核的温度都达不到700万摄氏度 , 这个时候恒星内部就不会触发氢原子的核聚变 , 也就是质量的积累没有最终完成华丽的“质变” , 只能形成“失败的恒星”-褐矮星 。
能够维持外表形态稳定的临界质量是恒星的最大质量
恒星形成以后 , 依靠着内部核聚变产生的向外辐射压力与恒星外壳向内的重力相平衡 , 得以确保恒星的稳定 。 如果内核温度变低 , 则辐射压力减弱 , 重力占据上峰 , 恒星就会坍缩 。 如果内核温度升高 , 则辐射压力相应提高 , 重力作用处于弱势 , 则恒星体积就会膨胀 。 而在坍缩时会推动内核温度提升 , 在膨胀时会致使内核温度变低 , 于是在辐射压力和重力相互进行拉锯战的进程中 , 维持着恒星内部核聚变的持续进行 。 越是质量大的恒星 , 在此过程中能够参与核聚变的物质就越多 , 内核温度就会越来越高 , 从而因聚变产生的最后产物就会原子序数越高 , 直到出现比结合能最高的铁元素为止 。
在恒星的主序期内 , 恒星的质量越大 , 则内核温度就越高 , 核聚变的强度就会越大 , 释放的能量也就越多 , 组成恒星的微观粒子所吸收的能量就越大 , 动能相应就越高 , 表现出向外的辐射压力就越大 , 而当所有微观粒子表现出来的辐射压力总和 , 超过了外壳向内的重力值时 , 就会推动外壳物质有一定几率脱离引力束缚 , 逃逸到宇宙空间中 , 从而使恒星外表形态发生剧烈改变 , 恒星就会变得越来越不稳定 。
据科学家测算 , 当恒星质量达到太阳质量的50倍时 , 这种辐射压力超过重力作用的效应就会比较明显 , 而当恒星质量达到150倍太阳质量时 , 巨大的辐射压力会使大量的恒星组成物质脱离恒星体系 , 恒星也只能被迫解体 , 这个极限就是天文界中确定的埃丁顿极限 。 因此 , 150倍太阳质量理论上是恒星的质量上限 。
不过 , 如果发生两颗大质量恒星相互碰撞的现象 , 则会在相互强大的引力作用下 , 重新聚合成一个质量更大的恒星 , 超过埃丁顿极限 , 不过这种情况并非是恒星自发演化形成的 。 而由于超过了恒星的稳定临界值 , 这种情况发生之后形成的组合恒星 , 内部的核聚变相当剧烈而且迅速 , 恒星也会相当不稳定 , 寿命也比其它恒星要小得多 。 比如 , 科学家们在大麦哲伦星系中 , 发现了3颗超过埃丁顿极限的恒星 , 其中最大的一颗为R136a1 , 其质量达到了太阳的260倍左右 , 是迄今为止发现的最大质量的恒星 。
总结一下
【【恒星】在天文学中,最小的恒星有多小,最大的又有多大呢?】恒星的最小质量 , 取决于能够引发内部氢原子核聚变的温度 , 而在太阳质量0.08倍以下 , 则只能形成褐矮星 , 不能形成恒星 。 恒星的最大质量 , 取决于恒星能够维持外部形态稳定的临界点 , 理论上超过太阳质量150倍的埃丁顿极限时 , 恒星就会非常不稳定有解体趋势 。 目前我们发现的R136a1是由于两颗大质量恒星相互碰撞形成的 , 虽然超过了埃丁顿极限 , 但因核聚变消耗物质的速度非常快 , 而且外层物质被巨大辐射压剥离的效应也非常明显 , 预计在几十万年之后就会发生超新星爆发而解体 。
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