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发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Astronomy
标  题: 恒星晚期形态——红巨星
发信站: BBS 哈工大紫丁香站 (Thu Mar 24 14:09:46 2005)

红 巨 星


当一颗恒星度过它漫长的青壮年期（主序星阶段），步入老年期时，它将首先变为一颗红
巨
星。
称它为“巨星”，是突出它的体积巨大。在巨星阶段，恒星的体积将可能膨胀到十亿倍之
多
。称它为“红”巨星是因为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
度将随之降低，发出的光也越来越偏红。不过，虽然温度降低了些，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。


我们详细地看看红巨星的形成。我们已经知道，恒星依靠其内部的热核聚变而熊熊燃烧着
。
核聚变的结果是把每四个氢原子核，并释放出大量的原子能，形成辐射压。
处于主星序的恒星，核聚变主要在它中心（核心）部分发生。辐射压与它自身收缩的引力
相
平衡。
氢燃烧消耗极快，中心形成氦核并且不断增大。随时间延长，氦核周围的氢越来越少，中
心
核产生的能量已经不足以维持其辐射，于是平衡被打破，引力占了上风。有着氦核和氢外
壳
的恒星在引力作用下收缩，使其密度、压强和温度都升高。氢的燃烧向氦核周围的一个壳
里
推进。
这以后恒星演化的过程是：内核收缩、外壳膨胀。燃烧壳层内部的氦核向内收缩并变热，
而
其恒星外壳则向外膨胀并不断变冷，表面温度大大降低。这个过程仅仅持续了数十万年，
这
颗恒星在迅速膨胀中变为红巨星。
红巨星一旦形成，就朝恒星的下一阶段：白矮星进发。当外部区域迅速膨胀时，氦核受反
作
用力却强烈向内收缩，被压缩的物质不断变热，最终内核温度将超过一亿度，点燃氦聚变
。
最后的结局将在中心形成一颗白矮星。

当恒星中心区的氢消耗殆尽形成由氦构成的核球之后，氢聚变的热核反应就无法在中心区
继
续。这时引力重压没有辐射压来平衡，星体中心区就要被压缩，温度会急剧上升。中心氦
核
球温度升高后使紧贴它的那一层氢氦混合气体受热达到引发氢聚变的温度，热核反应重新
开
始。如此氦球逐渐增大，氢燃烧层也跟着向外扩展，使星体外层物质受热膨胀起来向红巨
星
或红超巨星转化。转化期间，氢燃烧层产生的能量可能比主序星时期还要多，但星体表面
温
度不仅不升高反而会下降。其原因在于：外层膨胀后受到的内聚引力减小，即使温度降低
，
其膨胀压力仍然可抗衡或超过引力，此时星体半径和表面积增大的程度超过产能率的增长
，
因此总光度虽可能增长，表面温度却会下降。质量高于4倍太阳质量的大恒星在氦核外重新

引发氢聚变时，核外放出来的能量未明显增加，但半径却增大了好多倍，因此表面温度由
几
万开降到三、四千开，成为红超巨星。质量低于4倍太阳质量的中小恒星进入红巨星阶段时

表面温度下降，光度却急剧增加，这是因为它们外层膨胀所耗费的能量较少而产能较多。


预计太阳在红巨星阶段将大约停留10亿年时间，光度将升高到今天的好几十倍。到那时侯
，
地面的温度将升高到今天的两三倍，北温带夏季最高温度将接近100℃。
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