试论述恒星的起源与演化，并指出其演化的三种结局（救命啊） 宋朝天文学家首次发现蟹状星云 或源于宇宙大爆炸

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1. 试论述恒星的起源与演化，并指出其演化的三种结局（救命啊）
2. 最亮的超新星是什么

恒星的起源：

恒星由炽热气体组成的，能自己发光的球状或类球状天体。离地球最近的恒星是太阳。其次是处于半人马座的比邻星，它发出的光到达地球需要4.22年。晴朗无月的夜晚，在一定的地点一般人用肉眼大约可以看到3000多颗恒星。借助于望远镜，则可以看到几十万乃至几百万颗以上。估计银河系中的恒星大约有一、二千亿颗。恒星并非不动，只是因为离开我们实在太远，不借助于特殊工具和方法，很难发现它们在天上的位置变化，因此古代人把它们认为是固定不动的星体，叫作恒星。

恒星也有自己的生命史，它们从诞生、成长到衰老，最终走向死亡。它们大小不同，色彩各异，演化的历程也不尽相同。恒星与生命的联系不仅表现在它提供了光和热。实际上构成行星和生命物质的重原子就是在某些恒星生命结束时发生的爆发过程中创造出来的。

物理特性的变化：

有些恒星的光度、光谱和磁场等物理特性都随时间的推移发生周期的、半规则的或无规则的变化。这种恒星叫作变星。变星分为两大类：一类是由于几个天体间的几何位置发生变化或恒星自身的几何形状特殊等原因而造成的几何变星；一类是由于恒星自身内部的物理过程而造成的物理变星。

几何变星中，最为人们熟悉的是两个恒星互相绕转（有时还有气环或气盘参与）因而发生变光现象的食变星(即食双星)。根据光强度随时间改变的“光变曲线”，可将它们分为大陵五型、天琴座β（渐台二）型和大熊座W型三种几何变星中还包括椭球变星（因自身为椭球形，亮度的变化是由于自转时观测者所见发光面积的变化而造成的）、星云变星（位于星云之中或之后的一些恒星,因星云移动,吸光率改变而形成亮度变化）等。可用倾斜转子模型解释的磁变星，也应归入几何变星之列。

物理变星，按变光的物理机制，主要分为脉动变星和爆发变星两类。脉动变星的变光原因是：恒星在经过漫长的主星序阶段以后（见赫罗图），自身的大气层发生周期性的或非周期性的膨胀和收缩，从而引起脉动性的光度变化。理论计算表明脉动周期与恒星密度的平方根成反比。因此那些重复周期为几百乃至几千天的晚型不规则变星、半规则变星和长周期变星都是体积巨大而密度很小的晚型巨星或超巨星周期约在1～50天之间的经典造父变星和周期约在,0.05～1.5天之间的天琴座RR型变星(又叫星团变星)，是两种最重要的脉动变星。观测表明，前者的绝对星等随周期增长而变小（这是与密度和周期的关系相适应的），因而可以通过精确测定它们的变光周期来推求它们自身以及它们所在的恒星集团的距离，所以造父变星又有宇宙中的“灯塔”或“量天尺”之称。天琴座RR型变星也有量天尺的作用。

还有一些周期短于0.3天的脉动变星(包括'"class=link>盾牌座型变星、船帆座AI型变星和型变星'"class=link>仙王座型变星等)，它们的大气分成若干层，各层都以不同的周期和形式进行脉动，因而，其光度变化规律是几种周期变化的迭合，光变曲线的形状变化很大，光变同视向速度曲线的关系也有差异。盾牌座δ型变星和船帆座AI型变星可能是质量较小、密度较大的恒星，仙王座β型变星属于高温巨星或亚巨星一类。

爆发变星按爆发规模可分为超新星、新星、矮新星、类新星和耀星等几类。超新星的亮度会在很短期间内增大数亿倍，然后在数月到一、二年内变得非常暗弱。目前多数人认为这是恒星演化到晚期的现象。超新星的外部壳层以每秒钟数千乃至上万公里的速度向外膨胀，形成一个逐渐扩大而稀薄的星云；内部则因极度压缩而形成密度非常大的中子星之类的天体。最著名的银河超新星是中国宋代（公元1054年）在金牛座发现的“天关客星”。现在可在该处看到著名的蟹状星云，其中心有一颗周期约33毫秒的脉冲星。一般认为，脉冲星就是快速自转的中子星。

新星在可见光波段的光度在几天内会突然增强大约9个星等或更多,然后在若干年内逐渐恢复原状。1975年8月在天鹅座发现的新星是迄今已知的光变幅度最大的一颗。光谱观测表明，新星的气壳以每秒500～2,000公里的速度向外膨胀。一般认为，新星爆发只是壳层的爆发，质量损失仅占总质量的千分之一左右，因此不足以使恒星发生质变。有些爆发变星会再次作相当规模的爆发，称为再发新星。

矮新星和类新星变星的光度变化情况与新星类似，但变幅仅为2～6个星等，发亮周期也短得多。它们多是双星中的子星之一，因而不少人的看法倾向于，这一类变星的爆发是由双星中某种物质的吸积过程引起的。

耀星是一些光度在数秒到数分钟间突然增亮而又很快回复原状的一些很不规则的快变星。它们被认为是一些低温的主序前星。

还有一种北冕座R型变星，它们的光度与新星相反，会很快地突然变暗几个星等，然后慢慢上升到原来的亮度。观测表明，它们是一些含碳量丰富的恒星。大气中的碳尘埃粒子突然大量增加，致使它们的光度突然变暗，因而也有人把它们叫作碳爆变星。

恒星的演化：（举例）

1、在红巨星阶段，恒星的氧-碳内核已经不再发生热核反应，即使外壳对核的压力增大,内核也得不到充分的压缩而引起碳-氧继续聚变，但内核周围的氢层和氦层继续燃烧,并且向外扩展，这种情况下，引力与排斥力开始不稳定，恒星便开始一鼓一缩的脉动,红巨星稀薄的包层向外以星风的形式逃逸，形成同心圆结构；随着红巨星大气的丧失,中心星由于极高的密度和温度产生类似爆发的高速星风，将剩余的气体与尘埃抛出，形成不规则的块状结构和气泡结构。这张照片是哈勃广角行星镜头拍摄的可见光波段和红外波段的合成图像，NGC7027距离我们3000光年，位于天鹅座。

2、红巨星的存在是短暂的，恒星中心的能量最终会被全部耗尽，因为当核内的铁原子及其它重元素的比例达到一定程度时，核聚变将会停止，从此，恒星中心开始冷却，它没有足够的热量平衡中心引力，结构上的失衡就使整个星体向中心坍缩，造成外部冷却而红色的层面变热，如果恒星足够大，这些层面就会发生剧烈的爆炸，产生超新星。大质量恒星爆炸时光度可突增到太阳光度的上百亿倍，相当于整个银河系的总光度。

3、在恒星演化末期将出现三类天体：白矮星、中子星和黑洞。白矮星：恒星在核能耗尽后，如它的质量小于1.44个太阳质量就将成为白矮星。没有核能后，它靠引力收缩供能，等收缩到原半径的几十分之一到百分之一后，恒星就变成了一个中心密度很高，仅靠剩余热量发光的白色天体随着它的余热逐渐消失。表面温度逐渐降低，慢慢成为红矮星、黑矮星，就无法观测到了。

4、中子星：恒星在核能耗尽之后，如果它的质量在1.44~2太阳质量之间就会成为中子星。中子星是由一种叫做中子的基本粒子组成的超密度恒星。它的直径只有10千米左右，其密度特别大，1立方厘米可达1亿吨以上，自转特别快。中子星是1967年在狐狸座内发现的，由于它周期性地发出脉冲，又叫脉冲星。

5、黑洞：恒星在核能耗尽后，如质量超过2太阳质量，则平衡状态不再存在，星体将无限制地收缩，星体的半径愈来愈小，密度愈来愈大，终于达到临界点，这时它的引力之大足以使一切核子，包括光子，都不能外逸，就象一个漆黑的无底洞，因而称为“黑洞”。1996年，天文学家们发现银河系中心一个巨大黑洞，它以每秒200千米速度绕银河系中心运动，离中心越近，其速度越快，其中心的射电源能量非常大，而体积却非常之小。

“室女星系”的M87，这个核心附近的星球极其密集，并且快速向中心移动。据科学家推测，那里存在一个黑洞。

天空里出现了极为罕见的景象，一颗明亮无比的星星突然出现于众星之中。在它面前，著名的天狼星变得暗淡无光，明亮的金星也不能与之匹敌，甚至太阳的光辉也不能把它压倒。在白昼的天空里它依然光芒四射，持续23天，举世瞩目，蔚为壮观。这是怎么一回事呢?是新星爆发吗?不!它是一颗比新星亮得多的星，我们叫它“超新星”。“嘉祐元年三月，司天监言：‘客星没，客去之兆也’。初，至和元年五月晨出东方，守天关。昼见如太白，芒角四出，色赤白，凡见二十三日。”这是我国宋朝《宋会要》中关于这一前所未见的天象的记录。它如实地反映了公元1054年超新星爆发的实况，是一份极有科学价值的历史记载。“客星没，客去之兆也。”经过两年时间，客人才走了，看不见了。光阴似箭，一个世纪接着一个世纪过去了。除了留在厚厚的史书中的一些记载之外，人们早已把它忘记了。望远镜发明之后，人们用它在天空里发现了许多云雾状的“星云”。其中有一个面貌不凡的星云，就在上述史书记载的那个位置(金牛座)上。从望远镜中看，在暗蓝色的天空里，它像一个威武地挥舞一对大钳的螃蟹，因此人们就叫它为“蟹状星云”。由于它那奇特的外形，惹得人们频频地给它留影。本世纪初有人测量了这些相隔多年的照片之后，发现这只螃蟹居然在逐年长大，它的角直径达到了180″，有月亮角直径的1／10那么大。测量结果告诉我们：星云正在不停地向外膨胀，膨胀速度极快，每秒为1300千米，它的角直径每年平均要长大0.21″。如果它过去一直以这个速度膨胀着，由此可以反推出它是哪一年爆发的，180″0.21″/年＝860年。这就是说，这事情是发生在860年前，也即1054年。那么，这不正是我国历史上记载的那位不速之客光临的年代97直到这时，人们才又想起了那早已忘记了的史实。于是，蟹状星云——超新星，这两者靠了历史的资料而紧紧地联系起来了，毫无疑问，蟹状星云正是1054年超新星爆发所留下的余迹。超新星冠之以“超”字，是当之无愧的，它是迄今所知的宇宙中最大的爆炸事件(除了星系核活动外)。它在爆炸时可以把本身质量的1%～10%抛到空间中去，并以每秒1万千米的速度飞驰。它放出的能量最大可达1030尔格，即1后面加上50个零!数字之大，令人头晕目眩，能量之高，堪称高能现象。从光度上说，它最大绝对星等可达一18等，比新星还要亮1万倍。在银河系中，它可算是最亮的星了。可惜它很少出现，也许几百年才有一次。除了某些天文学家有幸用望远镜在别的星系里见到它以外，现在所有活在世上的人都没有见到过它，只有历史的记载上还珍藏着它的一些简略的史料。现在在我们银河系里能完全肯定为超新星事件的只有几起。本世纪20年代初，在美国华盛顿科学院里，天文学家沙普利和柯蒂斯进行了一场激烈的辩论，争论的焦点是仙女座大星云离我们到底有多远。仙女座大星云，是一个用肉眼勉强看得见的像云雾一样的小斑点。争论的一方柯蒂斯认为，它是像我们银河系一样的巨大星系，是一个离我们十分遥远的由亿万颗恒星组成的巨大星系。争论的另一方沙普利却认为，它不过是银河系里的一个普通的天体。大家知道，一盏灯离我们越远，看起来就越暗。柯蒂斯对仙女座大星云中出现过的几十颗新星进行了研究，发现它们比通常的新星要暗好多倍。根据这一点，柯蒂斯断定仙女座大星云离我们十分遥远。但是在仙女座大星云中，1885年曾经发现过一个特别亮的。新星”，它的亮度几乎和整个星云的亮度不相上下。根据这一点沙普利认为，既然同是星云中发生的新星，亮度却相差这么大，所以不能用它们的亮暗来判断星云的远近，这样就否定了柯蒂斯的看法。后来，由于有了大型天文望远镜，美国天文学家哈勃用2.5米口径的反射望远镜进行观测发现，仙女座大星云的确是一个离我们十分遥远的庞大的星系，证明了柯蒂斯的看法是对的。同时，哈勃还发现并且证明1885年的那颗。新星”不是一颗普普通通的新星，它在一个月里所发的光，比太阳一辈子发出的光还要多。现在我们知道，这是恒星在临终的时候发生的一种爆发现象，就好像死亡之前“回光返照。一样，它比普通新星的爆发要猛烈和壮观得多，天文学上把它叫做“超新星”。