『恒星』太阳发生氦闪时,真的能气化地球吗?


『恒星』太阳发生氦闪时,真的能气化地球吗?
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【『恒星』太阳发生氦闪时,真的能气化地球吗?】
『恒星』太阳发生氦闪时,真的能气化地球吗?
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氦闪是中小质量恒星在红巨星时期发生的氦燃烧现象 , 每次氦闪的持续时间只有几秒钟 , 但释放能量是正常恒星的数千亿倍 , 如果那时候地球还存在 , 气化地球也不是不可能的事!
在电影《流浪地球》当中 , 描述我们的太阳不久后将发生氦闪 , 届时地球甚至是整个太阳系都将被太阳吞没 , 人类只能离开地球寻找新家园 , 实际上 , 我们太阳的首次氦闪 , 至少也要在60亿年后才会发生 。
恒星演化时期一颗恒星是存在生命周期的 , 对于我们太阳这样的恒星来说 , 一般会经历主序星时期、红巨星时期、白矮星时期 , 最后再经历上千亿年的时间冷却为黑矮星 。
在主序星时期 , 恒星主要进行着氢元素向氦元素的聚变 , 因为氢元素聚变所需的温度最低 , 对恒星来说大约是1000万度 , 不同质量的恒星主序星阶段时间从数千万年到数千亿年不等 , 我们太阳的主序星时期会经历100~110亿年 , 目前已经过了46亿年 , 太阳每秒因质量亏损会损失掉400多万吨的质量 。
氦闪恒星聚变产生的氦元素大部分会聚集在中心区域 , 形成一个氦核 , 氦核处于电子简并状态 , 在数亿年的时间中氦核逐渐长大 , 温度也逐渐上升 , 当处于电子简并态的氦核达到0.45倍太阳质量时 , 就能达到氦燃烧的温度(大约1亿度) 。
氦的燃烧只发生在电子简并区 , 持续时间非常短 , 燃烧释放能量加热等离子气体 , 使得中心核瞬间膨胀 , 这种能量释放是失控的 , 持续时间只有几秒钟 , 但能量释放功率是正常情况下的上千亿倍 , 恒星亮度也会出现剧增 , 这就是氦闪 。
我们的太阳氦闪发生在恒星的红巨星时期 , 我们太阳会在60亿年后进入红巨星时期 , 到时候太阳的直径会增大近200倍 , 太阳甚至可能吞没地球轨道 , 即便没有吞没地球 , 在没发生氦闪的情况下地球表面温度也将高达上千度 , 如果发生氦闪 , 气化整个地球也是完全可能的 。
氦闪过程消耗部分氦元素 , 模型计算会消耗大约5%的氦核质量 , 随着氦核体积的膨胀 , 温度也会降低 , 于是氦停止燃烧 , 恒星继续进行着氢元素的燃烧 , 当中心氦的质量再次累计到临界值时 , 会再次引发氦闪 , 其中恒星的第一次氦闪规模最大 , 释放能量也最高 。
由于氢元素的燃烧过程比较慢 , 所以氦闪过后 , 要等上几十年甚至几百年才会发生下一次氦闪 , 每次氦闪过后 , 恒星表面温度都将下降 , 质量也会损失很多 , 当氦闪达到一定次数后 , 恒星氢元素聚变产生的氦元素再也无法进行下一次氦闪 , 恒星的核聚变反应逐渐变弱 , 最终引力占据主导 , 于是恒星坍缩为致密的白矮星 。
大质量恒星对于大质量恒星来说 , 就不存在氦闪的说法 , 因为大质量恒星的内部温度很高 , 氢元素的聚变速度很快 , 主序星时期还不到一亿年 , 产生的氦元素也能持续进行核聚变 。
甚至是氦燃烧的产物氧、氮、氖、硅等等元素 , 也能进行核聚变 , 直到产生铁元素为止 , 就到了核聚变的终点 , 大质量恒星在演化末期还会引发超新星爆炸 , 其中部分超新星将留下一颗中子星或者黑洞 。
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