氦闪是什么现象?

曹代腾2022-06-24  12

氦闪是什么现象? 01

氦闪发生在质量在太阳0.5倍到2倍之间的恒星演化末期。
在核心形成的氦在核心聚集。氦不断积累压缩自己,密度增加到一定程度就形成 退化状态 当温度一路上升到1亿度时,氦会发生剧烈的热核燃烧。对于一颗太阳质量的恒星,氦闪释放的能量相当于太阳燃烧3000万年。

氦闪发生在质量在太阳0.5倍到2倍之间的恒星演化末期。
当核心的氢燃尽后,形成的氦在核心堆积,氦不断堆积压缩自身,密度增大到一定程度形成 退化状态 处于简并状态的物质是通过简并压力(一种量子力学效应)而不是热压来支撑自身重力的。
氦在核心的自我压缩也会使温度升高。但是,简并物质有一个奇怪的特性:温度的升高不会引起它的热膨胀,所以它不会吸热。而且简并物质的导热性很好。当温度飙升到1亿度时,氦受不了,发生剧烈的热核燃烧,短短几分钟就把核心中6%的氦变成了碳。
对于太阳质量的恒星,氦闪释放的能量相当于太阳燃烧3000万年。

但根据计算,如此巨大的能量不会对红巨星的外观产生任何可观测的影响,因为这种能量释放发生在恒星深处。巨大的能量释放使热压超过简并压,核心物质从简并态膨胀。大部分能量都花在驱动核心物质膨胀上,剩下的一点点能量被厚厚的外壳吸收了。
其实电影里看到的戏剧性一幕是不会发生的。

本来我在电影里解释过“烧脑”这个词,但是越解释越烧脑。
然后我简单总结一下氦闪的过程:氢气燃烧产生的氦物质在太阳核心积累,核心的物质越来越多,然后收缩温度上升。但核心物质处于退化状态,温度升高无法使其自动停止收缩,温度会越来越高。当跨过1亿度的门槛时,就会发生剧烈的爆炸性氦燃烧,可燃的氦在几分钟内就变成了碳。
但是氦闪释放的能量被太阳本身吸收了,表面其实看不到里面的情况。

小于0.5倍太阳质量的恒星没有足够的能力出现氦闪,而大于2倍太阳质量的恒星有稳定温和的氦燃烧,没有氦闪。
著名的猎户座 参宿四 它是一颗质量是太阳10倍的红巨星,核心正在经历氦顺利燃烧变成碳的过程。
对于恒星的演化来说,质量几乎就是一切,当然也要考虑金属丰度。

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