【紀(jì)錄片·宇宙】宇宙有道理第4集:恒星

發(fā)現(xiàn)了一部講述主題明確、邏輯線清晰的宇宙科普類紀(jì)錄片。發(fā)現(xiàn)世界,從了解宇宙開始。


我們都是宇宙的孩子,仰望星空之時猶如回到故鄉(xiāng)。


從離我們最近的太陽講起。

我們每天看到的日光,其實(shí)是一種星光。因?yàn)樘柧褪且粋€恒星。

太陽很大:它內(nèi)部可以容納100萬個地球;

可是它又很小:

幾個恒星大小對比

宇宙中每個恒星都是獨(dú)特的:顏色各種各樣、獨(dú)自存在或成雙成對。但是它們的誕生是一樣的。


恒星的誕生

誕生于星云(stardust),萬有引力的壓縮使之形成高溫球體


星云由塵埃和氣體構(gòu)成。塵埃云過于濃密,以至于長久以來科學(xué)家都無法觀測其內(nèi)部,直到2004年美國NASA發(fā)射了斯皮策(Spitzer)太空望遠(yuǎn)鏡。

各種各樣的星云

要想形成一個新的恒星,需要氫氣萬有引力時間。

1.氣體和塵埃開始聚集

由于萬有引力,氣體和塵埃開始聚集。萬有引力將氣體和塵埃吸入巨大的漩渦。在這個過程中,星云的體積被壓縮,溫度升高。

2.形成旋轉(zhuǎn)碟狀物

經(jīng)過數(shù)十萬年,萬有引力的作用使得星云形成一個巨大的旋轉(zhuǎn)碟狀物,并且在其內(nèi)部形成一個超級濃密、超級熾熱的球體,巨大的氣流從中心噴射而出。

旋轉(zhuǎn)碟狀物


內(nèi)部超級濃密和熾熱的球體


巨大的氣流從中心噴射而出


3.恒星誕生

經(jīng)過萬有引力50萬年的持續(xù)吸引和壓縮,年輕的恒星越來越小,越來越亮,越來越熱,核心溫度可以達(dá)到1500多萬華氏度,就這樣,一個新的恒星誕生了。

新的恒星誕生了


恒星的青壯年時期

聚變產(chǎn)生的巨大能量與萬有引力達(dá)成一種動態(tài)平衡


萬有引力使恒星逐漸形成,但按原有趨勢恒星應(yīng)繼續(xù)變小。是什么力量讓恒星能夠維持其大?。磕贻p的恒星形成后,可能持續(xù)繞少數(shù)十億年,這需要大量的燃料,那么,這燃料從何而來?

愛因斯坦和他偉大的質(zhì)能方程

愛因斯坦質(zhì)能方程式證明:原子內(nèi)部的質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量!一定程度上說來,我們其實(shí)都是能量的濃縮體!真是令人驚訝!正是原子內(nèi)部釋放出來的能量使得恒星不斷燃燒。

但是,這種能量如何才能釋放出來呢?

還記得剛才提到的恒星內(nèi)部的超高溫度嗎?本來每個氫原子自然地相互排斥,但內(nèi)部的超高溫度使得氫原子速度增加到無法避免地開始相互碰撞。氫原子的碰撞,創(chuàng)造出一種新的元素:氦。氫原子的質(zhì)量略大于氦原子,碰撞的過程中損失了少量的質(zhì)量,并轉(zhuǎn)化為了能量。這就是恒星里不斷發(fā)生的核聚變。

氫原子發(fā)生碰撞

恒星其實(shí)就是一個巨大的氫彈。那為什么恒星沒有被炸得四分五裂呢?正是因?yàn)槿f有引力與核聚變產(chǎn)生的能量之間實(shí)現(xiàn)了一種的動態(tài)平衡。萬有引力想要把恒星壓縮成碎片,核聚變又想讓恒星分崩離析,這種力量的抗衡貫穿恒星的一生。


恒星 -> 白矮星

恒星由于燃料用盡,走向死亡


恒星就像人類一樣,出生也意味著死亡,因?yàn)楹阈堑娜剂峡傆杏帽M的一天。隨著恒星內(nèi)部的氫氣越來越少,其核聚變越來越慢,整個恒星的萬有引力開始占上風(fēng)。恒星開始向內(nèi)坍縮,核聚變也會開始反擊,它會更努力地燃燒,以至于恒星的外層開始膨脹,這時恒星會變成一個紅巨星。

紅巨星

在氫氣燃燒殆盡的時候,恒星開始燃燒氦元素,將其聚變成為碳元素。在這個過程中,恒星噴射出一波一波的能量波,吹散了恒星的外層。恒星慢慢崩潰,最后只剩一顆極為熾熱、致密的內(nèi)核。

燃燒停止,紅巨星轉(zhuǎn)變?yōu)榘装?。恒星正式消亡?/p>

白矮星

白矮星體積不大,但是密度非常大。天文學(xué)家相信,白矮星的內(nèi)部存在著一顆超大的純碳晶體(Diamonds in the sky)。

純碳晶體示意圖


恒星的另一種終結(jié):超新星

某些恒星能夠演變成為超新星,這次的死為下次的生


當(dāng)恒星足夠大時,氦燃料用完后,強(qiáng)大的萬有引力可以讓更大的元素聚合在一起,形成更重的元素——鐵元素。鐵元素是有毒的元素,因?yàn)殍F元素的生成會在很短的時間宣告恒星的死亡。

恒星爆炸成為超新星

鐵元素會收縮,恒星外層向內(nèi)坍縮,這會引發(fā)劇烈的爆炸。這是宇宙中最猛烈的一種爆炸。這種爆炸非常特別,因?yàn)樗鼤ǖ睦锿夥D(zhuǎn)。

爆炸

恒星的爆炸還會留下殘骸——中子星。中子星是一種非常奇特的物質(zhì),一種純粹的核物質(zhì)。在極度高溫和爆炸的混亂中,更重的元素誕生了,如金、銀、鉑。爆炸會把這些新的元素噴射到宇宙里。那些星塵里,包含了構(gòu)筑宇宙的基石,我們的生命之源。

大恒星的爆炸向宇宙播撒星塵,其中滿是氫、碳、氧、硅、鐵等生命所需的元素,有了這些元素,才能形成新的恒星、行星和我們。

毫不夸張地說,我們就是宇宙之子。是很久以前死去的恒星形成了我們。

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