恆星演化

一、恆星的誕生：

　　星際物質聚集經由重力塌縮，產生熱能而觸發氫融合反應，恆星因而誕生。但是恆星誕生的機制並不是那麼簡單的！星際物質受到重力的吸引，慢慢地聚合在一起，同時溫度也漸漸昇高。溫度越高，原子和分子運動的速率也越快。運動越快，抗衡重力塌縮的力量就越大，越難以聚集為星球，這樣的力量有時甚至會將原本已聚集的星際物質（星雲）打散。由觀測的證據顯示，星雲不可能經由「自發性」的重力塌縮，而變成恆星。以下為星雲聚集的四種可能成因。

　(1)超新星爆炸
　(2)受恆星風吹拂
　(3)分子雲碰撞
　(4)在銀河系漩渦臂

　(1)分子雲塌縮: 星雲經由重力塌縮繼續集中，質量漸大，中心能量漸高邁入「原恆星」階段。
　(2)原恆星階段－產生紅外線: 星雲中心塌縮到某一地步，重力位能轉換成分子動能產生熱，熱到足以產生紅外線之熱度時，我們便可利用紅外光來觀測原恆星的存在。
　(3)觸發氫融合: 原恆星質量因周圍物質被吸入而不斷增加，核心溫度也不斷增加。當中心溫度超過4*10⁶時，核心開始發核融合，如此我們便稱「恆星誕生了」。此時恆星稱為「零歲恆星」（Zero agemainsequence star）

　PS:赫羅圖：由丹麥天文學家赫茲普羅和美國天文學家羅素所發明，他們將恆星的的照度、溫度、光譜的關係做成一圖表。常用來測定恆星的距離，及研究恆星演化的工具。

二、恆星演化

　(1)重力和光壓、熱運動產生平衡
　(A)ZAMS中含3/4的氫和1/4的氮

　(1)單星系統: (a)小於0.4倍太陽質量：; 　　主序星à白矮星 à黑矮星; 此類恆星無輻射層，以對流的方式傳輸能量，物質分佈均勻。由於質量低，氫融合反應很慢，所以此類恆星通常壽命相當長。; (b)質量介於8倍和0.4倍太陽質量之間：; 　　主序星à巨星 à行星狀星雲 à白矮星 à黑矮星; 此類恆星當核中的氫核因核融合而變成了氦核，但溫度卻不足以使氦產生融合，因此恆星繼續向內進行重力塌縮，當氦核溫度昇高，將使得氦核附近的氫繼續產生融合，而形成了氫融合層。此時體積向外猛烈膨脹，形成「巨星」。又當氫燒盡，重力又繼續塌縮，使得氦核溫度昇高。當溫度到達氦可以融合的地步時，能量大量增加，但外圍物質來不及利用膨脹來散去能量，以致「能量阻塞」於核內，最後產生爆炸。因為此在氦核所發生，故我們稱之為「氦閃」，若發生於碳核內就稱為「碳閃」; (c)質量大於8倍太陽質量：; 　　主序星à超巨星 à超新星爆炸 à中子星或黑洞; 此類恆星與上一型演化過程類似，只是因質量上的差異，導致了不一樣的演化結果，演化速度也加快了許多。總歸一句：「長得越肥，死得越快」。
　(2)雙星系統：: 過程複雜，有時重複演化的歷程。如：英仙座的大陵五。

三、恆星的死亡

　(1)氦閃、碳閃將外層氣體拋出所形成。
　(2)雲氣膨脹速度10～20km/sec。
　(3)恆星損失10%質量。
　(4)冷卻成白矮星。

　(1)重力塌縮之能量無法消化，造成「能量阻塞」而爆炸。
　(2)釋出大量微中子。
　(3)形成中子星或黑洞。
　(4)和所謂的「氦閃」、「碳閃」可說只是能量大小不同而已。

　雙星系統中的白矮星吸收伴星的氫氣至產生突發爆炸。

四、恆星死亡後的遺骸：

重力塌縮和簡併壓力平衡，無法利用重力增溫形成核反應。
PS:根據「庖利不相容原理」，一個電子軌域不能有兩個相同電子，除非這兩個電子自旋方向相反。因此當兩個相同電子要靠得很近的話，必有很大的反抗力。當電子與電子間的距離靠到最近的時候，我們稱此為「電子簡併」，而此時必產生相當大的反抗壓力，我們稱為「電子簡併壓力」。故當重力塌縮與簡併壓達成平衡時，此時恆星便無法再靠重力來增溫進行核反應，恆星亦步入死亡。

　(1)表面為重核子球殼。
　(2)中間為液態中子及超導性質的質子和電子。
　(3)核心為很重的基本粒子。
　(4)若中子星位雙星系統中，將產生噴流，和X—射線。
　PS：中子星之核心為達到「中子簡併」。因為「電子簡併」已抵抗不了重力塌縮，因此電子被擠進原子核內和質子中和，形成中子，因此稱「中子簡併」。

　(1)中子簡併仍抵抗不了的重力，便形成黑洞。
　(2)自轉或帶電。
　(3)未有直接觀測證據。
　(4)可能之尋找方式：雙星系統中X光源、重力透鏡現象。
　(5)有趣的理論：「視界內時間座標與空間座標作用反轉」、「靜態極限面內，無論多努力皆無法使恆星相對於自己靜止不動」、「進入視界之人會以自由落體掉入黑洞，但在遠方人看他似乎必須花無限長的時間才能進入視界。」