氦閃是什麼現象?
氦閃是發生在質量介於0.5倍到2倍太陽質量的恆星演化末期。核心處形成的氦堆積在核心處,氦不斷積累自我壓縮,密度增加到一定程度形成“簡併態”,當温度一路飆升至1億度時,氦就會發生猛烈的熱核燃燒,對於太陽質量的恆星來講,氦閃釋放的能量相當於太陽燃燒3000萬年。
氦閃是發生在質量介於0.5倍到2倍太陽質量的恆星演化末期。當核心處的氫燃燒殆盡,形成的氦堆積在核心處,氦不斷積累自我壓縮,密度增加到一定程度形成“簡併態”,處於簡併態的物質靠簡併壓(一種量子力學效應)支撐着自身重力,而非靠熱壓力支撐。核心處的氦的自我壓縮,還會讓温度升高,然而簡併態物質有一個奇怪的特性:温度升高並不會導致其發生熱膨脹,也就不會吸收熱量,而且簡併態物質的熱傳導性非常好,當温度一路飆升至1億度時,氦就受不了了,發生猛烈的熱核燃燒,短短几分鐘就把核心6%的氦元素變成碳元素。對於太陽質量的恆星來講,氦閃釋放的能量相當於太陽燃燒3000萬年。
然而,據計算,如此巨大的能量並不會對紅巨星的外觀造成什麼可觀測的影響,因為這種能量釋放發生在恆星的深處,巨大的能量釋放讓熱壓力超過簡併壓,核心物質脱離簡併態而膨脹,大部分能量都耗費在驅動核心物質膨脹當中,剩餘的少部分能量被厚厚的外殼吸收。實際上,並不會發生電影中看到的劇烈景象。
本來解釋一下電影中燒腦的名詞,結果好像越解釋越燒腦。那我再來簡單總結一下氦閃的過程:氫燃燒變成的氦物質堆積在太陽核心,核心的物質越來越多,然後發生收縮温度升高,但核心的物質處於簡併態,温度的升高並不能使其自動停止收縮,温度會越來越高,當跨過1億度的門檻時,就發生了猛烈的爆炸式氦燃燒,數分鐘內就把能夠燃燒的氦變成了碳。但氦閃釋放的能量都被太陽本身吸收,表面居然看不出內部發生了什麼。
質量小於0.5倍太陽的恆星沒有足夠的能力發生氦閃,而質量大於2倍太陽的恆星,發生的是穩定的、温柔的氦燃燒,無需發生氦閃。獵户座中大名鼎鼎的“參宿四”就是一顆質量是太陽10倍的紅巨星,核心正在發生氦平穩燃燒變成碳的過程。對於恆星的演化而言,質量幾乎決定一切,當然還要考慮其金屬丰度。
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