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紅巨星

一月 30, 2023

红巨星是巨星的一种，是质量约为0.5至8个太阳质量，恆星的演化的後期阶段。恆星质量不同，寿命不同，可從數億年至百億年不等，而在紅巨星階段僅數百萬年。

紅巨星和太陽的比較

质量更大的称为红超巨星，再大的為紅特超巨星。

分类特征

在赫羅圖上，紅巨星是巨大的非主序星，光譜屬於K或M型。所以被稱為紅巨星是因為看起來的顏色是紅的，體積又很巨大的緣故。鯨魚座的蒭藁增二、金牛座的畢宿五、牧夫座的大角星等都是紅巨星；而天蠍座的心宿二、獵戶座的參宿四、盾牌座的盾牌座UY等则是紅超巨星。

大部分的红巨星，其核心是未聚变的氦，能量由氦核外的氢燃烧包层提供，它们在图上构成了红巨星分支（RGB星）。另外一些，其核心是碳等更重的元素，外部是在燃烧的氦包层和氢包层，它们构成了图上水平的渐近巨星分支（AGB星）。在恒星大气中碳含量比氧含量还高的碳星中，AGB星的光谱类型一般属于C-N到C-R型。

演化

 
哈勃於1997年拍攝的紅巨星蒭藁增二。
 
膨脹過程

当恒星发展到核心的氫枯竭，聚变反应强度不足以抵抗引力时，就会引力的驱使下收缩，使得外部的物质挤入空出来的空间，形成氢气层——这些氢仍然可以聚变。这时它可能经历赫氏空隙。

同时，先前聚变产生的氦核被重力加熱，氢气层收縮，氢的聚变加速，產生更多的能量，導致恆星比原來亮1,000～10,000倍，並且使体积膨胀。这时体积膨胀的程度超過發光能力的增加，因此表面的有效溫度下降。表面溫度的下降使得恆星的顏色傾向紅色，因此稱為紅巨星。當恆星的核心持续收缩到足以點燃3氦过程的密度和温度条件，氦融合就会启动。

质量小于2.5倍太阳的恒星的氦核用电子简并压力对抗重力直至成为类似“白矮星”的简并态物质。氦聚变的点燃温度～1亿度，氦聚变的能量堵塞在简并态，触发了热失控的氦闪：大约在1分钟内，氦核的大部分都聚变为碳核（以及后续的氧核），并向外层传输出巨量的能量，导致恒星突然变亮了一会。氦闪后，核心不再产生能量，外层的氫在較淺的位置上以較複雜的方式繼續聚變成氦。恒星核心再次缓慢积聚氦，较长的一段时间后，氦闪又在富含碳核氧核外的氦包层中發生。這時恆星就位于赫羅圖上的漸近巨星分支，每次氦闪后，从一个红巨星分支进入另一个分支。[1][2][3]

大于太陽質量2.57倍的恆星的核心更热，在成为白矮星密度的简并态前就点燃了氦聚變，平順與持續地反应。当這類恆星初始的重元素含量较低（“贫金属”星）时，它们將進入水平分支——這些恆星在赫羅圖上的位置是水平的分布。富含金屬的恆星在這個階段則群聚成赫羅圖上的紅群聚。[4]

理論上，恆星光譜從A至K和部分較低質量的B型主序星會演化成為紅巨星。較高質量的B型主序星與O型主序星會演化成為紅超巨星。再高質量的恆星會演化成為藍超巨星、高光度藍變星或沃夫–瑞葉星。

不经历红巨星阶段的恒星

红矮星（＜0.5个太阳质量）只有對流層，恒星处于完全对流状态[5]，恒星的元素丰度基本各处相同。由于核心的温度本来就不是很高，而且质量太小，整个恒星无需过于收缩以顶住引力。所以這些恆星既使到了晚期氢丰度不是很高的情况下，也不能通过收缩讓累積在核心的氦达到核聚變的温度，既使用盡了氫也不能成為紅巨星。[6]由于它们的主序星阶段生命远远长于我们宇宙的年龄，这类恒星的演化仅是理论上的，并无观测实例。

O、B型星（25个太阳质量以上）在主序星阶段位于赫罗图的左上角顶端，是蓝巨星甚至蓝超巨星，一直在赫罗图的最上方水平移动，氦融合开始后可能成为高光度蓝变星或沃尔夫-拉叶星，以Ⅱ型或Ⅰb、Ⅰc型超新星爆發结束其短暂的生命。

紅巨星的太陽

 
比较当前作为主序星的太阳和将来成为红巨星的太阳。

大約在50到75億年後，太陽將成為紅巨星[7]，屆時太陽將變得異常巨大。它的直徑會是現在的256倍，足以吞噬掉目前太陽系裡包括地球以內的內側行星。[8][9][10]然而，太陽的引力也會因為質量的減少而減弱，因此火星和所有的外行星都會往外移。在這時候水星和金星都會被太陽吞噬掉。地球的命運不是很清楚。要是沒有潮汐力的話，那地球的軌道就會往外逃約1.5天文單位。但近來研究發現因為地球和太陽有潮汐力，地球還是會被太陽的外氣層吞噬掉。可是在此之前，當太陽的氫耗盡時，地球的生物圈將會被破壞，額外增加的太陽能將造成地球海洋的蒸發。過了30億年以後，地球的表面將變得如同金星一般高熱。再過50億年以後，地球的空氣都會向外太空逸散，最後變成焦黑的行星。[11][12]

小說中的紅巨星

  • 在超人的漫畫書中，摧毀超人出生地克利普頓星所在的行星系即是繞著紅巨星運行，而故事情節裡則設定超人的力量來源取源於地球所環繞的黃色太陽。

参见

参考文献

  1. ^ Our Sun. III. Present and Future （页面存档备份，存于互联网档案馆），2006年11月18日更新。
  2. ^ lecture18 （页面存档备份，存于互联网档案馆），2006年11月18日更新。
  3. ^ Lecture 16: Low-Mass Stellar Evolution 互联网档案馆的，存档日期2006-08-30.，2006年11月18日更新。
  4. ^ orange sphere of the sun. [2008-03-25]. （原始内容于2016-02-05）. 
  5. ^ The Astrophysics Spectator: Main Sequence Star （页面存档备份，存于互联网档案馆），2006年11月18日更新。
  6. ^ Late stages of evolution for low-mass stars （页面存档备份，存于互联网档案馆），2006年11月18日更新。
  7. ^ Our Sun. III. Present and Future,by Sackmann, I.-J., Boothroyd, A. I., & Kraemer, K. E., Astrophysical Journal v.418, p.457. [2008-03-25]. （原始内容于2021-04-04）. 
  8. ^ Red Giants. HyperPhysics（hosted by the Department of Physics and Astronomy of Georgia State University）. [2006-12-29]. （原始内容存档于2012-02-05）. 
  9. ^ Strobel, Nick. Stages 5-7. Lives and Deaths of Stars. 2004-06-02 [2006-12-29]. （原始内容存档于2012-02-05）. 
  10. ^ The fading: red giants and white dwarfs. [2006-12-29]. （原始内容于2015-05-31）. 
  11. ^ . [2008-03-25]. （原始内容存档于2008-03-17）. 
  12. ^ 存档副本. [2018-06-24]. （原始内容于2019-03-31）. 
  • Norbert Langer: Leben und Sterben der Sterne. C.H.Beck'sche Verlagsbuchhandlung, München 1995. ISBN 3-406-39720-4. （德文）

一月 30, 2023
紅巨星, 红巨星是巨星的一种, 是质量约为0, 5至8个太阳质量, 恆星的演化的後期阶段, 恆星质量不同, 寿命不同, 可從數億年至百億年不等, 而在階段僅數百萬年, 和太陽的比較, 质量更大的称为红超巨星, 再大的為紅特超巨星, 目录, 分类特征, 演化, 不经历红巨星阶段的恒星, 的太陽, 小說中的, 参见, 参考文献分类特征, 编辑在赫羅圖上, 是巨大的非主序星, 光譜屬於k或m型, 所以被稱為是因為看起來的顏色是紅的, 體積又很巨大的緣故, 鯨魚座的蒭藁增二, 金牛座的畢宿五, 牧夫座的大角星等都是, 而天. 红巨星是巨星的一种 是质量约为0 5至8个太阳质量 恆星的演化的後期阶段 恆星质量不同 寿命不同 可從數億年至百億年不等 而在紅巨星階段僅數百萬年 紅巨星和太陽的比較 质量更大的称为红超巨星 再大的為紅特超巨星 目录 1 分类特征 2 演化 3 不经历红巨星阶段的恒星 4 紅巨星的太陽 5 小說中的紅巨星 6 参见 7 参考文献分类特征 编辑在赫羅圖上 紅巨星是巨大的非主序星 光譜屬於K或M型 所以被稱為紅巨星是因為看起來的顏色是紅的 體積又很巨大的緣故 鯨魚座的蒭藁增二 金牛座的畢宿五 牧夫座的大角星等都是紅巨星 而天蠍座的心宿二 獵戶座的參宿四 盾牌座的盾牌座UY等则是紅超巨星 大部分的红巨星 其核心是未聚变的氦 能量由氦核外的氢燃烧包层提供 它们在图上构成了红巨星分支 RGB星 另外一些 其核心是碳等更重的元素 外部是在燃烧的氦包层和氢包层 它们构成了图上水平的渐近巨星分支 AGB星 在恒星大气中碳含量比氧含量还高的碳星中 AGB星的光谱类型一般属于C N到C R型 演化 编辑 哈勃於1997年拍攝的紅巨星蒭藁增二 膨脹過程 当恒星发展到核心的氫枯竭 聚变反应强度不足以抵抗引力时 就会引力的驱使下收缩 使得外部的物质挤入空出来的空间 形成氢气层 这些氢仍然可以聚变 这时它可能经历赫氏空隙 同时 先前聚变产生的氦核被重力加熱 氢气层收縮 氢的聚变加速 產生更多的能量 導致恆星比原來亮1 000 10 000倍 並且使体积膨胀 这时体积膨胀的程度超過發光能力的增加 因此表面的有效溫度下降 表面溫度的下降使得恆星的顏色傾向紅色 因此稱為紅巨星 當恆星的核心持续收缩到足以點燃3氦过程的密度和温度条件 氦融合就会启动 质量小于2 5倍太阳的恒星的氦核用电子简并压力对抗重力直至成为类似 白矮星 的简并态物质 氦聚变的点燃温度 1亿度 氦聚变的能量堵塞在简并态 触发了热失控的氦闪 大约在1分钟内 氦核的大部分都聚变为碳核 以及后续的氧核 并向外层传输出巨量的能量 导致恒星突然变亮了一会 氦闪后 核心不再产生能量 外层的氫在較淺的位置上以較複雜的方式繼續聚變成氦 恒星核心再次缓慢积聚氦 较长的一段时间后 氦闪又在富含碳核氧核外的氦包层中發生 這時恆星就位于赫羅圖上的漸近巨星分支 每次氦闪后 从一个红巨星分支进入另一个分支 1 2 3 大于太陽質量2 57倍的恆星的核心更热 在成为白矮星密度的简并态前就点燃了氦聚變 平順與持續地反应 当這類恆星初始的重元素含量较低 贫金属 星 时 它们將進入水平分支 這些恆星在赫羅圖上的位置是水平的分布 富含金屬的恆星在這個階段則群聚成赫羅圖上的紅群聚 4 理論上 恆星光譜從A至K和部分較低質量的B型主序星會演化成為紅巨星 較高質量的B型主序星與O型主序星會演化成為紅超巨星 再高質量的恆星會演化成為藍超巨星 高光度藍變星或沃夫 瑞葉星 不经历红巨星阶段的恒星 编辑红矮星 0 5个太阳质量 只有對流層 恒星处于完全对流状态 5 恒星的元素丰度基本各处相同 由于核心的温度本来就不是很高 而且质量太小 整个恒星无需过于收缩以顶住引力 所以這些恆星既使到了晚期氢丰度不是很高的情况下 也不能通过收缩讓累積在核心的氦达到核聚變的温度 既使用盡了氫也不能成為紅巨星 6 由于它们的主序星阶段生命远远长于我们宇宙的年龄 这类恒星的演化仅是理论上的 并无观测实例 O B型星 25个太阳质量以上 在主序星阶段位于赫罗图的左上角顶端 是蓝巨星甚至蓝超巨星 一直在赫罗图的最上方水平移动 氦融合开始后可能成为高光度蓝变星或沃尔夫 拉叶星 以 型或 b c型超新星爆發结束其短暂的生命 紅巨星的太陽 编辑 比较当前作为主序星的太阳和将来成为红巨星的太阳 大約在50到75億年後 太陽將成為紅巨星 7 屆時太陽將變得異常巨大 它的直徑會是現在的256倍 足以吞噬掉目前太陽系裡包括地球以內的內側行星 8 9 10 然而 太陽的引力也會因為質量的減少而減弱 因此火星和所有的外行星都會往外移 在這時候水星和金星都會被太陽吞噬掉 地球的命運不是很清楚 要是沒有潮汐力的話 那地球的軌道就會往外逃約1 5天文單位 但近來研究發現因為地球和太陽有潮汐力 地球還是會被太陽的外氣層吞噬掉 可是在此之前 當太陽的氫耗盡時 地球的生物圈將會被破壞 額外增加的太陽能將造成地球海洋的蒸發 過了30億年以後 地球的表面將變得如同金星一般高熱 再過50億年以後 地球的空氣都會向外太空逸散 最後變成焦黑的行星 11 12 小說中的紅巨星 编辑在超人的漫畫書中 摧毀超人出生地克利普頓星所在的行星系即是繞著紅巨星運行 而故事情節裡則設定超人的力量來源取源於地球所環繞的黃色太陽 参见 编辑藍巨星 紅矮星 超巨星 紅超巨星 白矮星 紅特超巨星参考文献 编辑 Our Sun III Present and Future 页面存档备份 存于互联网档案馆 2006年11月18日更新 lecture18 页面存档备份 存于互联网档案馆 2006年11月18日更新 Lecture 16 Low Mass Stellar Evolution 互联网档案馆的存檔 存档日期2006 08 30 2006年11月18日更新 orange sphere of the sun 2008 03 25 原始内容存档于2016 02 05 The Astrophysics Spectator Main Sequence Star 页面存档备份 存于互联网档案馆 2006年11月18日更新 Late stages of evolution for low mass stars 页面存档备份 存于互联网档案馆 2006年11月18日更新 Our Sun III Present and Future by Sackmann I J Boothroyd A I amp Kraemer K E Astrophysical Journal v 418 p 457 2008 03 25 原始内容存档于2021 04 04 Red Giants HyperPhysics hosted by the Department of Physics and Astronomy of Georgia State University 2006 12 29 原始内容存档于2012 02 05 Strobel Nick Stages 5 7 Lives and Deaths of Stars 2004 06 02 2006 12 29 原始内容存档于2012 02 05 The fading red giants and white dwarfs 2006 12 29 原始内容存档于2015 05 31 Earth may still be vanish before sun expands further on 2008 03 25 原始内容存档于2008 03 17 存档副本 2018 06 24 原始内容存档于2019 03 31 Norbert Langer Leben und Sterben der Sterne C H Beck sche Verlagsbuchhandlung Munchen 1995 ISBN 3 406 39720 4 德文 取自 https zh wikipedia org w index php title 紅巨星 amp oldid 74831910, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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