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宇宙中寿命最长的恒星能有多长?

 艾伯史密斯 2020-05-19

一般情况下,恒星的寿命和恒星的原始质量呈反相关,也就是恒星质量越小寿命越长,对于M型恒星来说,其主序星寿命最长的超过2000亿年,比我们宇宙的年龄还长很多倍。

我们宇宙被数不清的恒星照耀着,星系之所以发光,也是数以亿计恒星的贡献,比如我们银河系内就有近2000亿颗恒星,我们太阳只是其中毫不起眼的一颗。

根据恒星形成与演化理论,恒星最初由星际气体和星际尘埃坍缩而来,天体的质量越大,其内部的温度越高,当天体的质量达到大约75倍木星质量(约0.08倍太阳质量)时,内部温度将达到800万度,此时氢的核聚变反应将会点燃,于是一颗恒星诞生了。

随着恒星质量的增加,恒星内部的温度将会急剧升高,内部的核聚变反应也将变得更加剧烈,于是恒星氢元素的消耗速度变快,其主序星寿命变短。恒星可以根据它发出的光谱进行分类,恒星光谱反应了恒星表面温度的高低,我们太阳属于中等质量的黄矮星,光谱类型是G,表面温度高达6000℃,其主序星寿命长达110亿年,目前燃烧了近46亿年。

对于小质量的恒星,主序星的寿命更长,比如最小的红矮星,光谱类型为M,表面温度小于3500K,其主序星寿命甚至达到了2000亿年。我们宇宙诞生于138亿年前的一次暴涨,根据理论模型计算,小于0.9倍太阳质量的恒星,其主序星寿命都超过了宇宙年龄。

所以存在一种可能,宇宙第一批恒星中的小质量恒星,有可能一直燃烧到现在,这些恒星的特点就是拥有极低的金属含量,目前天文学已经发现了数颗贫金属恒星。

对于大质量的恒星,由于内部的核聚变反应非常剧烈,所以主序星寿命变短,比如对于蓝超巨星来说,表面温度超过20000K,主序星寿命只有大约1000万年,相对于我们太阳的110亿年来说,确实短了很多。

中小质量恒星在主序星阶段结束后,会经历短暂的红巨星时期,然后在核聚变燃料消耗殆尽后,将会坍缩为一颗白矮星,白矮星经过数百亿年甚至上千亿年的冷却,最终会成为一颗冰冷的黑矮星,我们宇宙的年龄只有138亿年,根据理论模型计算,目前宇宙中还没有黑矮星形成。

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