05.17 為啥恆星質量越大壽命越短,越小壽命越長?打個比方你就明白了

宇宙中的恆星很多,光銀河系就有1500億顆左右,它們有大有小,在質量方面差別很大,一些藍超巨星的質量可以在太陽的150倍左右,然而一些紅矮星的質量還不到太陽的1/10,所以最大的恆星和最小的恆星質量甚至可以相差1500倍以上。

為啥恆星質量越大壽命越短,越小壽命越長?打個比方你就明白了

不單是質量的不同,恆星的壽命也是不同的,它們的壽命和它的質量有直接的關係,表現為質量越大的恆星的壽命就越短,越小的恆星的壽命就越長。

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可能有很多朋友不理解為什麼會這樣,因為相對而言,質量更大的恆星群內部的核聚變燃料更多呀,質量小的恆星內部的核聚變燃料會很少,為什麼不是質量更大的壽命更長,反而是質量越小的恆星壽命越長呢?想不透怎麼會是這樣。

其實這也不難理解,我們不妨就生活中的一些現象去聯想一下,比如我們要在火上燒開一壺水,我們把火開到最大級別,那麼這壺水很快就能被燒開,而如果我們把火焰調到最小,那麼水被燒開的時間相對就長很多。同樣的道理,質量越大的恆星其內部的核聚變反應將越劇烈,質量越小的恆星內部的核聚變也將相對平緩,這就像開大火和小火去燒水一樣,質量大的恆星內部參與核聚變的原料非常多,燃燒的也更旺一些,內部溫度很高,質量小的恆星的內部,參與核聚變的原料當然也就很少了,燃燒的也就沒那麼旺,溫度沒那麼高,能進行的時間當然也就長了。

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如果您還不理解,那我們再從恆星的比例上進一步說明一下,我們以太陽作比較,太陽的直徑是140萬公里,假設核聚變只在最中間直徑60萬公里的地方進行,那麼就是說核聚變發生在恆星表面的40萬公里一下,而如果是一個直徑1000萬公里的恆星,那麼同樣的比例的話,這顆恆星內部將會有直徑900多萬公里的直徑都在進行核聚變,其劇烈程度當然要遠超太陽,所以如果太陽可以燃燒100億年,那麼這顆更大的恆星的燃燒時間當然就會少得多了。

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也許有朋友認為這裡用體積來比較有點兒不恰當,因為恆星比較的是質量,其實我是想用它來說清這個道理,實際上質量更大的恆星的內部溫度會更高,我們也可以理解為內部壓力達到一定程度的範圍內都在進行核聚變,而且壓力越大溫度越高的地方,核聚變進行得越快越劇烈,所以也就是質量越大的恆星的主序星階段就會越快結束了。

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從赫羅圖上我們可以看到,恆星質量從小到大可以劃分為很多等級,質量最小的紅矮星的壽命可長達幾千億年,橙矮星的壽命次之,像太陽這樣的黃矮星壽命在100億年左右,而一些具有巨大質量的藍超巨星壽命卻不足1000萬年,比如海山二、手槍星等,主序星階段只有幾百萬年。所以小恆星的壽命甚至可以相當於巨型恆星的10萬倍。

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