为什么恒星质量越大,寿命越短?

如题所述

谢谢邀请!这个问题很有意思,本人在文章《宇宙中存在黄金星球吗?探索宇宙的真相》中提到了恒星是怎么死掉的。今天进一步分析一下为什么恒星越大寿命越短。

宇宙中已知的多数恒星的寿命在10亿至100亿岁之间,但也有很短和很长的,最短的大概只有几十万年,而最长的可能会有上千亿甚至上万亿年。所谓恒星的寿命,广义上就是能够持续发光(释放能量)并能被观测到的时间,简义说就是能够持续发生核聚变的时间。我们主要从核聚变角度讨论。

简单来说,恒星越大核聚变反应速度越快,寿命越短。详细点就是,核聚变是分阶段的,有氢聚变、氦聚变、碳氧聚变、硅镁聚变等,阶段越高,需要的温度越高,条件越苛刻。所有的恒星都会发生第一个阶段氢燃烧阶段。恒星质量越大,越容易发生高阶段的核聚变。而且一般恒星靠近核心的区域往往发生的聚变阶段越高。而当核心积累了过量无法燃烧的燃料时,核心聚变就要停止了,核心不再放出能量,外层能量继续放出,就造成恒星膨胀变成巨星,直至死亡。

而对于超大质量恒星,往往是多个阶段同时进行,而且核心容易发生最高级的核聚变也就是硅镁等元素燃烧生成铁组元素的过程。核聚变变成铁的过程,是不能释放能量的,反而会吸收能量,这个过程就破坏了恒星引力与聚变能量之间的平衡,使得恒星发生爆炸,形成超新星。质量越大的恒星越容易合成铁元素,也就越快终结生命。其实它们不需要把燃料烧尽,就像人类得了癌症一样。铁组元素就是癌细胞,癌细胞达到一定程度,就会死亡。

至于恒星质量与寿命之间的计算公式等问题,请各位有兴趣的读者自己去参考相关资料。

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第1个回答  2020-12-31
恒星的质量越大,引力就越强。恒星是依靠内部核聚变反应产生的向外的辐射压与引力相平衡保持稳定的,恒星的质量越大,引力越强,物质向内的收缩就越“厉害”,就需要有更大的辐射压来平衡引力。而辐射压越大,就需要有更剧烈的核聚变反应。核聚变反应越剧烈,单位时间内消耗的物质就越多。质量再大的恒星,它用来进行核聚变反应的物质也是有限的。一旦用于核聚变反应的物质用完了(其实不用用完。一旦恒星中的氢在消耗超过30%时,恒星就会显出老态),恒星的生命也就进入了倒计时。
所以,恒星质量越大,寿命就越短。一颗只有太阳质量一半的恒星,寿命可长达180亿年。而质量为太阳质量的10倍的恒星,寿命就只有几百万年了
第2个回答  2020-12-23
第3个回答  2020-12-31
当恒星的质量足够大,它的引力就越强,物质向内收缩的趋势就越强烈,恒星中心发生的核聚变反应也就越剧烈,消耗的原料就会越多,维持核反应的时间也就越短。反之就会越长。
第4个回答  2020-12-31
因为恒星的质量越大.体积就会越大.而球星恒星直径每增加一倍.表面积就会增加四倍.而恒星是一个不停进行原子裂变的辐射球.能量消耗会更快.当恒星寿命到达极限并不会消亡.而是转变为红巨星.