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像太阳这样的恒星在燃烧完全结束后的残骸是怎么样的？是金属球吗？

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发布时间：2020-12-06加入收藏来源：互联网点击：

像太阳这样的恒星在燃烧完全结束后的残骸是怎么样的？是金属球吗？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

像太阳这样的恒星在燃烧完全结束后的残骸是怎么样的？是金属球吗？

我们太阳系的核心是处于绝对主导地位的太阳，依靠着自身进行的核聚变，源源不断地向外界释放光和热，为我们地球生命的诞生和生物世界的发展演化提供了不可或缺的物质和能量来源。太阳的演化历史，是宇宙中绝大多数恒星共同具有的特征，那就是在质量满足一定范围的条件下，所推动轻型物质向重型物质聚变的一个普遍过程，只是质量的差异造成了演化的最终结局不一样而已。

太阳的演化历史

如果将一个恒生的诞生和发展，与其所处的宇宙空间的状态相隔离开来是不完整、也不科学的。其实恒星也和任何生命体一样，其组成物质也是处在不断地循环往复过程中。有形成，有发展，也有衰老和死亡，当然更有物质的重组和重组之后的重生。

据科学家们研究发现，太阳在还没有形成之前的46亿年以前，其现在所处的区域，应该是一个由相对“密集”的星际物质所组成的空间，在这里分布着由气体和星际尘埃共同构成的“浓密”星云。而这个星云的产生，有极大的可能，是之前该区域存在着已经死亡的巨大恒星，在生命的终期，这颗恒星向外界释放完最后的一批能量和物质之后归于沉寂，在漫长的宇宙时间演化中，恒星残骸以及之前释放出的物质，逐渐形成了这个星际物质比较“浓密”的星际空间。

受到其它恒星以及星体引力波动的影响，这些星云物质在50亿年前左右的时间，在引力牵引下发生着持续不断地碰撞和聚合，逐渐形成了一个质量相对较大的核心区域，然后在万有引力和动量守恒定律的支配之下，周围的星际物质和气体一部分继续被吸入核心区域，核心质量不断地增长，另外也在持续碰撞的过程中，逐渐积聚着能量和温度，与此同时，稍远一些的星际物质和气体，在自身也进行碰撞和聚积的过程中，开始围绕着这个核心进行运转，慢慢地就形成了恒星的“胚胎”。

当核心区域温度升高到700-1000万度时（大约在46亿年前），将会激发内部最轻元素－氢的核聚变反应，两个氢原子，即四个质子和中子，通过链式反应，聚合形成氦原子核，同时释放两个正电子，在此过程中由于质量的亏损，会释放大量的能量。通过计算，两个氢原子聚变为一个氦原子，所释放的能量为4.6*10^（-12）焦耳。

目前太阳正处于中年，内部的氢元素核聚变正处于鼎盛时期，每秒钟所消耗的氢元素质量大约为7亿吨，这个数值看上去非常庞大，但是由于太阳的总质量也非常巨大，因此，这种鼎盛的核聚变局面还可以持续至少10亿年以上，之后就会缓慢进入红巨星时代，触发氦元素的核聚变。

决定恒星核聚变程度的因素

能够影响恒星核聚变程度的因素，说白了就是由核心处的温度决定的，不同的温度区间，可以触发不同的元素向下一级核聚变进发。

之所以温度的提高，能够激发产生核聚变，是因为在温度逐渐提升的过程中，原子的结构就会发生动摇，当到达一定的临界点之后，原子中的电子就会激发出来，使原子核成为“孤家寡人”，然后原子核在高温下的运动速率也会加快，从而克服了原子与原子之间的库伦力束缚，相同的原子核就会有较高的几率发生相互结合的情况，从而组成原子的质子和中子就会重新进行组合，形成原子量更高的元素。

而恒星内核温度能够达到多高、核聚变能够持续到什么程度，则又将取绝于恒星的质量。我们看到的恒星处于稳定的状态，其实其内部无时无刻不在进行着两种力的相互抗衡，一个是电子的简并压力，是随着温度的升高，使同类的原子相互结合过程中出现的自然排斥力，可以理解为原子本身不想聚变，有向外辐射力量的趋势。另一个是恒星本身的重力，在万有引力作用下，恒星外层的物质时刻都有被向核心处吸引的趋势。这两种力量的对抗，如果电子简并压力占据了上峰，则恒星的下一步氦聚变就会中止，因为提供不了足够的重力来使原子与另外的同类原子进行结合，新的元素也将不会再产生了。

恒星质量的大小对核聚变结局的影响

不同质量的恒星，其内部核聚变的程度是不一样的。这里主要分三种情况进行要简要分析。

1、当恒星质量处于太阳质量的1.44倍以内时，这也是宇宙中大多数的恒星质量的范围，在这个范围之内，没有突破钱德拉塞卡极限。如果恒星内部的氢元素消耗殆尽时，恒星将会在重力作用下进行塌缩，随着塌缩的进行，核心处的温度极剧升高，可以引发氦元素进行核聚变的温度（2亿度），形成氦闪现象，然后在向外辐射压大幅增加的情况下推动整个恒星体积急剧膨胀，形成红巨星。此后再经过塌缩、膨胀这样的相类似的过程，随之产生更重的元素C。之后，太阳般大小的恒星，其重力就再也无法满足C的核聚变条件了，此后就会不断地塌缩形成白矮星，此时核聚变完全中止，白矮星持续在进行着降温冷却的过程，再经过个几百亿年最终形成黑矮星。可以看出，太阳的最终结局是黑矮星，主要由C元素构成，并没有金属元素。

2、假如恒星的质量更大一些，处在3.2个太阳质量（奥本海默极限）以内，那么，在巨大重力的影响下，其最终的结果是，组成恒星物质原子核外的电子都被压进原子核的内部，与质子结合形成中子，形成中子星，其最终核聚变的产物是铁元素，此时由于铁元素的结合能最高，便无法从核聚变中获得更多的能量，于是星体在末期就会失去向外的热辐射压力，星体外层物质就会在重力作用下快速向核心处塌缩，在此过程中大量形成的热能就会以超新星爆发的形式展现出来。因此，中子星最终的结局也是黑矮星，只不过这个黑矮星里含有金属元素铁。

3、当恒星的质量突破3.2个太阳质量时，在恒星末期剧烈的塌缩进程中，其重力占据了绝对优势，即使中子之间的相互排斥力也不足以抵挡向内的压力，这个塌缩就会无限持续地进行下去，中子也被压得粉碎，最终在核心处形成几乎密度无限大、体积无限小的黑洞。

总结一下

恒星的发展演化周期，与其核心处的温度变化有直接关系，而影响温度变化的主要因素就是恒星的质量。因此，恒星质量的大小，决定着最终的演化归宿。而我们的太阳，最终的演化路径将是从目前的壮年，发展到红巨星，之后塌缩形成白矮星，最终形成黑矮星，组成物质是由C元素。而只有当恒星质量突破3.2倍太阳时，其最终的残骸之中才会有金属元素Fe。

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