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,必须从恒星的“生命周期”
和“内部物理”
说起。
31红超巨星的定义:“冷却的巨球”
红超巨星是恒星演化的一个阶段,通常出现在大质量恒星(≥8倍太阳质量)耗尽核心氢燃料之后:核心收缩:当核心的氢聚变停止,引力会让核心收缩,温度升高;外壳膨胀:核心的高温会“点燃”
外壳的氢聚变(壳层聚变),释放的能量将外壳猛烈推开,导致恒星急剧膨胀;温度下降:膨胀过程中,恒星的表面积增大,表面温度降低(从蓝白色降到红色),成为“红超巨星”
。
32盾牌座uy的“内部引擎”
:核聚变的“接力赛”
盾牌座uy的核心,正在进行一场“核聚变接力”
:第一阶段:氢→氦——它原本是一颗b型蓝白色恒星(质量约30倍太阳),核心的氢聚变持续了约2000万年,耗尽了核心的氢;第二阶段:壳层氢聚变:核心收缩后,外壳的氢被点燃,释放的能量让恒星膨胀到现在的大小;第三阶段:即将开始的氦聚变——当壳层氢聚变结束后,核心会继续收缩,点燃氦聚变(将氦变成碳和氧),此时恒星会进一步膨胀,成为“超红超巨星”
,直到最终爆发。
33“胖”
的代价:极低的密度与强烈的恒星风盾牌座uy的密度极低——约为10??克立方厘米(太阳是14克立方厘米),相当于“把太阳的物质铺在地球那么大的体积里”
。
这种低密度,导致它的大气层极不稳定,产生了强烈的恒星风:恒星风速度约为100公里秒(太阳是400公里秒,但因盾牌座uy体积大,总质量损失率更高);每年损失的质量约为10??倍太阳质量(太阳是10?1?倍)——相当于每10万年损失一个太阳质量。
34亮度之谜:“大表面积”
的胜利尽管盾牌座uy的表面温度只有3000k(比太阳低近一倍),但它的亮度是太阳的34万倍——秘密在于表面积:亮度公式:l=4πr2σt?(l是亮度,r是半径,σ是斯特藩-玻尔兹曼常数,t是温度);盾牌座uy的r是太阳的1700倍,r2是29x10?倍;t?是(30005778)?≈003倍;总亮度:29x10?x003≈87x10?倍?不对,实际是34x10?倍——因为计算时用了更精确的t值(3000k)和r值(1708r☉),还有σ的精确值(567x10??w2k?)。
简单来说,盾牌座uy的“大”
弥补了“冷”
,总发光量仍远超太阳。
四、演化阶段:从蓝巨星到“宇宙巨无霸”
的中年危机盾牌座uy的“胖”
,是它“中年危机”
的表现——大质量恒星的晚年,总是伴随着剧烈的膨胀和物质损失。
41主序星时期:蓝白色的“暴躁小伙”
盾牌座uy的“青年时代”
,是一颗b型蓝白色恒星:温度约k,颜色蓝白;核心进行氢聚变,亮度是太阳的10万倍;寿命约2000万年(太阳的主序星寿命是100亿年)——因为它质量大,核聚变反应更快。
42膨胀阶段:变成“红超巨星”
的“中年发福”
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当核心的氢耗尽,盾牌座uy进入“中年危机”
:核心收缩,外壳膨胀,体积增大1700倍;表面温度下降到3000k,变成红色;恒星风增强,开始损失大量物质。
43当前状态:“最后的膨胀”
与即将到来的终点现在的盾牌座uy,已经膨胀到了“极限”
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