“我們已知:太陽質量:M⊙=2×10,半徑R=7×107,我們帶入(2)可得出太陽收縮到今天這個狀態以釋放的引力能。
太陽的總光度L=4×10e
g·s1如果這個輻射光度靠引力為能源來維持,那麼持續的時間是:11×108年
很多證明表明,太陽穩定的保持著今天的狀態已有5×108年了,因此,星坯階段只能是太陽形成像今天這樣的穩定狀態之前的一個短暫過渡階段。這樣提出新問題,星坯引力收縮是如何停止的?此後太陽輻射又是以什麼為能源?”
老師的聲音似乎不知疲倦,已經連續一個星期的課程了。
此刻,就連一向忍耐性很好的雲夢和白鳳也有些不耐煩了,但他們陪著華楓又知道了更多以前從未想過和思考過的東西。
主序星階段在收縮過程中密度增加,我們知道ρ∝
3,由式(4,
c∝
3/2,所以
c比
減小的更快,收縮氣雲的一部分又達到新條件下的臨界,小擾動可以造成新的區域性塌縮。如此下去在一定的條件下,大塊氣雲收縮為一個凝聚體成為原恆星,原恆星吸附周圍氣雲後繼續收縮,表面溫度不變,中心溫度不斷升高,引起溫度、密度和氣體成分的各種核反應。產生熱能使氣溫升的極高,氣體壓力抵抗引力使原恆星穩定下來成為恆星,恆星的演化是從主序星開始的。
恆星的成份大部分是H和He,當溫度達到104K以上,即粒子的平均熱動能達1eV以上,氫原子透過熱碰撞就充分的電離了(氫的電離能是13.6eV),在溫度進一步升高後,等離子氣體中氫核與氫核的碰撞就可能引起核反應。對純氫的高溫氣體,最有效的核反應系列是所謂的PP鏈:
其中主要是2D(p,γ)3He反應。D(氘,氫的同位素,由一個質子和一箇中子組成)含量只有氫的104左右,很快就燃完了(其原理與現代**武器類似)。如果開始時D比3He(氦3,氦的同位素,由2個質子和1箇中子組成)含量多,則反應生成的3H(氚,氫的同位素,由1個質子和2箇中子組成,衰變會變成氦3)可能就是恆星早期3He的主要來源,由於對流到達恆星表面的這種3He,有可能還保留著。
在釋放出的26.7MeV能量中,大部分消耗給恆星加熱和發光,成為恆星的主要來源。
前面我們提到恆星的演化是從主星序開始的,那麼什麼是主星序呢?等H穩定地燃燒為He時,恆星就成了主序星。人們發現有百分之八十至九十的恆星都是主序星,他們共同特徵是核心區都有氫正在燃燒,他們的光度、半徑和表面溫度都有所不同,後來證明:主序星的定量上差別主要是質量不同,其次是他們的年齡和化學成份,太陽這段歷程約千萬年。
觀察到的主序星的最小質量大約為0.1M⊙。模型計算表明,當質量小於0.08M⊙時,星體的收縮將達不到氫的點火溫度,從而形不成主序星,這說明對於主序星它有一個質量下限。觀察到的主序星的最大質量大約是幾十個太陽質量。理論上講,質量太大的恆星輻射很強,內部的能量過程很劇烈,因此結構也越不穩定。但是理論上沒有一個質量的絕對上限。
當對某一星團作統計分析時,人們卻發現主序星有一個上限,這說明什麼?我們知道,主序星的光度是質量的函式,這函式可分段的用冪式表示:
L∝Mν
其中v不是一個常數,它的值大概在3.5到4.5之間。M大反映主序星中可供燃燒的質量多,而L大反映燃燒的快,因此主序星的壽命可近似用M與L的商標來標誌:
T∝M(ν1