大質(zhì)量恒星壽命較短的直接證據(jù)可以在星團(tuán)中找到。在 第 十 三 章 ， 我們?cè)?jīng)提到星團(tuán)內(nèi)的成員星是同時(shí)誕生的， 所以年紀(jì)亦理應(yīng)差不多， 那么它們最主要的分別便只剩下質(zhì)量。換句話說(shuō)， 星團(tuán)內(nèi)壽命短的星應(yīng)該已經(jīng)死去， 當(dāng)我們把星團(tuán)內(nèi)的星以赫─ 羅圖的形式繪畫出來(lái)時(shí)， 我們發(fā)覺位于圖中左上角的大質(zhì)量恒星果然已經(jīng)步入死亡階段，離開了主序星的行列。而 在 主 序 轉(zhuǎn) 捩 點(diǎn) 上 的 則 為 即 將 死 亡 的 恒 星 。由以下兩幅赫─ 羅圖中， 我們可斷言右圖表示的星團(tuán)比較年老。
主序星的光度和大小十分穩(wěn)定， 或者你可以說(shuō)相對(duì)于恒星的死亡舞曲， 主序階段相當(dāng)「 沉悶」 。我們已經(jīng)探討過(guò)質(zhì)量如何影響恒星的誕生， 現(xiàn)在我們會(huì)看看質(zhì)量又如何影響一顆恒星的死亡過(guò)程。在這一章內(nèi)， 我們會(huì)討論質(zhì)量比太陽(yáng)少或和太陽(yáng)相若的恒星的命運(yùn)。
當(dāng)我們的太陽(yáng)演化為一顆紅巨星的時(shí)候， 它會(huì)漲大到地球現(xiàn)時(shí)的位置﹐ 而把地球吞噬。下圖顯示了地球、 現(xiàn)在的太陽(yáng)和典型紅巨星的大小比較。
所有紅巨星都是變星， 當(dāng)外殼不斷膨脹， 氦核心同時(shí)不斷收縮加熱， 直至足以燃燒氦( 我們稱之為 氦 閃 ) 為止， 即把三顆氦原子核結(jié)合為一顆碳原子核。由于這時(shí)燃燒氫和氦以產(chǎn)生能源的過(guò)程并不穩(wěn)定， 星體除了會(huì)不斷脈動(dòng)外， 更會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)勁的恒星風(fēng)把外殼「 吹掉」 。最后整個(gè)外殼會(huì)被拋出外太空， 成為 行 星 狀 星 云 。下圖是M57 戒指星云─ 一個(gè)能用小型望遠(yuǎn)鏡輕易看到的深空天體。以下的行星狀星云則是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的杰作。
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| 鳴 謝 李 啟 明 |
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| 鳴 謝﹕ STScI. |
由于核心熱力不足以把碳燃點(diǎn)起來(lái)， 所以當(dāng)所有氫和氦皆告用罄時(shí)， 恒星便會(huì)開始收縮， 并變得越來(lái)越暗， 最后成為 白 矮 星 。這 時(shí) 候 ， 電 子 簡(jiǎn) 并 壓 力 ( 雖然過(guò)于簡(jiǎn)略和不準(zhǔn)確， 但電子簡(jiǎn)并壓力可勉強(qiáng)看成是來(lái)自電子擠至互相觸碰時(shí)所造成的抵抗力) 成為了抵抗恒星進(jìn)一步塌縮的主要力量。電子簡(jiǎn)并壓力并非來(lái)自任何核反應(yīng)﹐ 所以它能永遠(yuǎn)抵抗恒星的引力。
一顆典型的白矮星比地球略小， 但質(zhì)量卻和太陽(yáng)差不多， 密度是巖石的30 萬(wàn)倍。當(dāng)白矮星把所有能量輻射完畢， 它便會(huì)成為 黑 矮 星 。但這個(gè)過(guò)程所需時(shí)間比宇宙現(xiàn)在的年齡更長(zhǎng)， 所以我們相信宇宙中仍沒(méi)有黑矮星的存在。下圖勾勒出一顆相等于一個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量恒星的演化路徑。
在以下的赫─ 羅圖中， 太陽(yáng)正位于主序上。五十億年之后， 太陽(yáng)將會(huì)演化為一顆紅巨星， 這個(gè)階段的恒星十分不穩(wěn)定， 最終將會(huì)把外殼拋掉， 形成行星狀星云。最后， 太陽(yáng)會(huì)迅速沿著演化曲線變成位于圖中左下角的白矮星。
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