天文选修课2教材

恒星演化什么是恒星呢？恒星：肉眼所见的不满天穹的星星，它们像太阳一样，是能长时间发出大量光和等离子气体球。按恒星的颜色，恒星分为:O、B、A、F、G、K、M。（颜色由蓝到红，温度由高到低）恒星的演化本质就是：恒星是怎样诞生、生长、衰老和死亡的！恒星的一生红巨星

恒星演化的基本原理：恒星在一生的演化中总是试图处于稳定状态（流体静力学平衡和热平衡）。当恒星无法产生足够多的能量时，它们就无法维持热平衡和流体静力学平衡，于是开始演化。

恒星的一生就是一部和引力斗争的历史！主要是来自于宇宙间的星际气体，气体通过自身引力，相互聚集，形成星云。星云从哪来？星际气体星际气体主要是由中性H组成；星际气体的空间分布是不均匀的；密度是10-2~106cm-3；在不同的环境下，其H的存在方式是不一样的，如：HI，HII等。分布在大的、冷的、致密暗云中。已观测到包括H2,CO,OH,NH3等约100种无机和有机分子，其中H2分子含量最丰富（有机分子H2CO[甲醛]-NH2CH2COOH[氨基乙酸]）。M8(LagoonNebula)礁湖星云典型的HII区TheRosetteNebula玫瑰星云NGC2244HydrogenOxygen恒星的一生红巨星通过观测CO分子的辐射，发现星际分子聚集成团形成分子云。 质量：1-106M⊙，直径：1-600ly，密度：103-105

cm-3

分子云占据银盘内大约1%的空间，质量大约占星际气体总质量的50%。分子云(molecularclouds)巨分子云（GMC）直径：300光年温度：20K密度：100~300cm-3质量：106

M⊙寿命：10~100万年像这样的巨分子云只有10%的比较致密的可以孕育原恒星星际尘埃成分 硅或石墨微粒， 外面被冰或二氧化碳包裹。形成 形成于红（超）巨星的外层大气（低温→气体凝结）， 在恒星演化晚期被吹向星际空间。星际尘埃与星际分子 分子云中的尘埃屏蔽了星光中的紫外线，使分子免遭瓦解， 尘埃有利于分子形成。马头星云鹰云暗星云(darknebulae)

大量的尘埃阻挡了星云内部或后面恒星的星光。恒星的诞生——原恒星恒星形成于银河系旋臂上巨大的、冷的致密星际云。星云的坍缩造成恒星成群形成。星云坍缩、分裂、加热→原恒星阶段观测天体核心温度(K)表面温度(K)核心密度(cm-3)直径(cm)持续时间(yr)12云原恒星10410610030001012101810151013105106恒星形成区和原恒星的观测猎户星云(M42)，位于猎户之剑附近，距离约1000ly。

（左）光学（放大）照片。图中“梯形恒星”清晰可见。（右）红外（放大）照片。可以看到成团的新生恒星，被光学星云后面的尘埃云包裹。恒星的诞生——主序星主序星的性质：均匀的化学组成核心H燃烧质量范围:0.08M⊙<M<~100M⊙

质光关系和质量-半径关系

L~M2.5-4,R~M0.5-1

主序星太阳红巨星红巨星（恒星的成熟阶段），在这恒星迅速膨胀的同时，它的外表面离中心越来越远，所以温度将随之而降低，发出的光也就越来越偏红。不过，虽然温度降低了一些，可红巨星的体积是如此之大，它的光度也变得很大，极为明亮。肉眼看到的最亮的星中，许多都是红巨星。红巨星的体积很大，它的半径一般比太阳大100倍。行星状星云(planetarynebulae)低质量恒星在死亡时抛出的气体包层，受到中心高温白矮星的辐射电离而发光。通常为环形，年龄不超过~5×104

yr。螺旋星云HelixNebula哑铃星云DumbbellNebulaCat'sEyeNebula沙漏星云蝴蝶星云TheEskimoNebula

爱斯基摩星云白矮星

(whitedwarf)

SiriusinopticalandX-ray白矮星是于1862年发现（天狼伴星）是中等质量恒星的终点，在银河系中到处都能见到。这类星表面温度高、体积小、密度大，内部已停止核反应仅靠残留的热发光，因个小且发白光而名为白矮星。估计它们占恒星总数的10%（约100亿颗），已列入白矮星星表的有2250多颗。白矮星光度非常低，只有那些最靠近我们的才能被探测到。

白矮星质量上限:Mch≈1.44M⊙WhitedwarfsX-RayImageOpticalImageThecentralstarinthisplanetarynebula,NGC6543,iswellonitswaytobecomingawhitedwarf.(HubbleSpaceTelescopeandChandraX-rayObservatory/NASA,STScI,CfA)白矮星:M4星图中的白矮星(WhiteDwarfStarsinGlobularClusterM4)低质量恒星的一生超新星爆发超新星是某些恒星演化到终期时灾变性的爆发。爆发时光度为～1010太阳光度(相当于整个星系的光度)，这是恒星世界中已知的最激烈的爆发现象之一。它抛射的质量范围为1-10M⊙，抛射物质的速度为每秒几千至几万km/s。到2007年6月底已发现4175颗光学超新星;20多颗X射线超新星.宋史中记载的超新星爆发—SN1054，是人类记载最早的超新星爆发。中子星中子星也叫脉冲星，于1976年剑桥大学贝尔女士发现；半径：10km自转周期：0.001s–10.0s密度是地球密度的1015

倍磁场：1012Gauss（地磁1Gauss）质量－半径关系：中子星的质量越大，半径越小Oppenheimer极限质量：～2-3M⊙中子星：太阳压缩到北京四环内PuppiesA

脉冲星船尾射电源A

自然界中的黑洞是宇宙中最完美的宏观物体:构成它们的唯一要素是我们对空间和时间的概念.由于广义相对论只有唯一一组描写它们的解,因此它们又是宇宙中最简单的物体.

-------Chandrasekhar黑洞黑洞黑洞是超巨星经过超新星爆发遗留的产物大质量黑洞就是超巨黑洞，星系的中心，质量是太阳的百万-十亿倍，106-10M

中等质量黑洞：100M

小质量黑洞，～10M

，相当太阳10倍左右的恒星发生超新星爆炸后形成黑洞“发明”黑洞无疑是当代最突出的智力业绩之一。“黑洞”一词的含义的确颇具魔力：宇宙中有这样的星，不可能看到，却能吸引所有近旁的物质，那是个封闭的世界；那是无底深渊，所有物质都被无情地吸入和粉碎…..黑洞的性质实在太奇特了。黑洞是现代天文学的魔主。天文学家相信许多星系的中心深藏着巨型黑洞。还有一种更小的黑洞可能是在宇宙创生时形成的。

白矮星重元素丰度增加星际气体原恒星主序星红巨星超新星爆发弥散到星际空间黑洞中子星冷却和引力不稳定热核反应阶段H—He元素的合成、中微子的产生爆发性的抛射物质重恒星平稳的抛射物质中大质量恒星的一生恒星初始质量(M⊙)演化结局<0.01行星0.01<M<0.08褐矮星0.08<M<0.25He白矮星0.25<M<8CO白矮星8<M<12ONeMg白矮星12<M<40超新星→中子星M>40超新星→黑洞不同质量恒星的演化结局钱德拉赛卡尔(SubrahmanyanChandrasekhar,1910-1995),恒星结