恒星诞生的定性描述

2011-07-21 06:37
科技与生活 2011年13期
关键词:对流引力尘埃

在星系之间,由于受密度波的作用,大量的寒冷星际气体和尘埃积聚之处就会产生暗星云。如猎户座M42、M43中间就有暗星云。暗星云内含有某些团块,积聚着所谓额外的气体和尘埃。由于这些额外的物质具有比平均引力稍高,那么引力较大的团块可以吸引附近的气体和尘埃。引力较大的团块所集拢之气体和尘埃使质量和引力再增大,又可以从其周围吸引更多的气体和尘埃,致使团块变得更大,吸引的物质更加增多,通常把这种自吸引的过程称为引力吸积。

团块的逐渐增大就可以形成为一个巨大的天体,这个天体所含的星际物质的质量很可能有很多个太阳质量。通常把这种天体称为球状体。可以认为球状体是恒星的胚胎。

球状体虽然出自于暗星云,卻比暗星小得多、暗得多、稠密得多。球状体很难发现,只有当球状体碰巧位于明亮星云背景之前才可能被观测到。最小的球状体的直径有一万亿千米,比太阳系的直径差不多要大100倍。

从球状体可以诞生出恒星来。由于数以千万亿吨的气体从各个方面向内压缩,使球状体处于不稳定状态。当球状体支撑不住一层层气体的重量而收缩。快速地收缩使球状体核心区的压力和密度呈现出极大的状态,致使球状体中心区的收缩过程放慢,当内部气体压力强大到足以支撑住其上面物质的重量之际,球状体内核的收缩即将停止。处于这种流体静力平衡状态的相当稳定的球状体内核的出现,标志着一颗原始恒星的诞生。

从温度上看,球状体内部温度开始为50K或小于50K。当球状体收缩形成恒星之际,气体在引力影响下受到压缩,引力能转换为热能,原始恒星核心的温度逐渐上升。最后原恒星出现一个炽热的核心而其外层仍然很冷。由于原恒星的核心比它的表面热,并且热量以对流的方式从原恒星的核心向外传输,炽热的物质缓慢上升,等量的冷物质下沉形成对流,形象地说,就像放在火炉上的一锅汤一样,上下进行热交流。

由于原恒星内部的压力和密度增大,对流作用不再是传输能量的有效方式。当核心的对流运动停息之际,辐射成为能量向外传输的主要方式,进而在原恒星核心出现辐射平衡。

由于缓慢收缩,原恒星核心区压力和温度以及密度随之增大,致使出现氢原子核熔合。当核心温度高达四百万度时,氢核不仅被挤压得十分紧密而且运动得十分快,其结果是它们能够相互碰撞并且粘附在一起。这种所谓氢燃烧的核反应的点火事件属于恒星诞生过程的结果。原恒星此时能源的来源,便依靠热核聚变方式来供应能源。目前天体物理学家们发现了许多新生的恒星团,年轻星团NGC2264周围分布着暗星状物质就是其中例证之一,可以认为,在这些年轻的恒星的核心区,核反应刚刚开始点火。

《恒星大千世界》

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