恒星具有稳定性吗?

如题所述

第1个回答  2019-02-01
我们假设:恒星能量的产生都是自发的,如同原子的放射性衰变那样;导致恒星能发出光热的原子,可以被称为超级发散性原子,它们可以随意被毁灭,并且把本身变成辐射的产物。
很多关于恒星能量产生的物理特性的设想,让我们知道了恒星只有在中心地带不完全是气态的条件下,才能不断地发光。如果恒星全部是由高压气体组成的,那么就像是矗立在沙漠中房子,最终逃脱不了坍塌的命运。一个星球纯粹是气态的话,结构也是不稳定的,随时会发生爆炸,并且持续收缩,直到中心部分的原子都紧密地聚集在一起,不再以气态的状态存在。这时候,星球的结构变得稳定了,才可以长久的存在下来。因此,我们不妨肯定地说,包括太阳在内的一切恒星,它们的中心地带一定是液体状态。
试想一下,如果将太阳的直径放大至10倍,那么它的密度也会随着缩小为1/1000。我们知道,太阳的初始密度是水密度的1.4倍,而太阳膨胀后,它的密度就会和平常的空气密度差不多了,原子和电子等物质间的互相活动范围也扩大了10倍,双方的距离也变得更远。这样的太阳可以称得上是气态恒星了。可是,这样膨胀的太阳非常危险,状态也不稳定,不可能长久的以气态形式长期存在着。
再回想一下赫罗图,我们会发现,这样膨胀的太阳是不可能存在于赫罗图中主序恒星的范畴的。因为体积扩大10倍的太阳,已经被排除在主序恒星的行列外了,它只能被列入一个毫不知情的领域——大概是在白矮星和红巨星之间的位置。就算是这样,我们强行把膨胀的太阳放在这里,它也不会长久的存在的,因为它会自动收缩,直到能够加入到主序恒星的队伍里来。因此,这或许也是该领域没有恒星的一个原因吧。
我们再假设这样一种情况,当太阳的直径缩小为当前的1/10,它的原子和电子的活动的范围也会随着缩小为原来的1/10,太阳的平均密度却比水的平均密度增加到1000倍。你可能会问,如果太阳的中心地带是液体状态,它可以缩小到这种程度吗?可是我们已经探知,恒星的温度每升高一倍,它的直径就会缩小到原来的1/2。这样看来,如果是恒星的直径缩小为原来的1/10的话,它的温度也会上升10倍。如果本来温度是5000万℃的话,这时候就会变成5亿℃。在这样的高温下,原子几乎是不能存活的。这些渺小分颗粒在分裂的过程中,又会将太阳的平均密度提高到1000倍,使它成为一种气态存在。这样,缩小后的太阳在主序恒星带上,是一颗不稳定的星球,因此是不可能长久存在的。
可是你可能又会问,关于恒星收缩和它的温度变化之间,真的存在这种联系吗?太阳的温度是随着体积的增加而降低的吗?实际上,这个答案并不重要。L环或者M环以内的电子将随着温度的变化二次组成,形成更大的原子。庆幸的是为了保持稳定性,它们可以自由运行。不过这只适用于一般的恒星。研究证明,当恒星的重量比太阳重10倍甚至50倍的时候,又会出现不一样的结果:重组后的新原子非常的稳定。在赫罗图中,有一块地方正是为这类新恒星留着的。
当然,这并不是简单的推测,而是有科学的数据做支撑的。我们可以从这张关于稳定性和不稳定性状态的赫·罗示意图中找到答案。
从下图中,我们可以清楚地分辨出稳定与不稳定状态的地区。图中的阴影部分表示的是星等确定的2100颗恒星,这些数据是威尔逊用光学原理的视差方法计算出来的。当然,这些数据也是存在瑕疵的,比如在B区域中,视差存在着很多不确定的因素,而在A区域中,视差无法通过光学原理发现。由此,图中曲线的可信度就降低了。尽管如此,但它还是可以有效地区别这些区域是否有恒星,以及哪里是稳定区域,哪里是不稳定区域。
通过数学计算可能会得出这样的一个结果,赫·罗图中的区域,凡是有恒星存在的,它的中心地带都一定程度上有液体的存在。而不在星域图中的恒星,性质也是不稳定的。因此,可以说,有星域的恒星中心必须有液体的存在。
这样,又有一个问题出现了,一颗中心有液体的恒星,遇到分裂就应该会被毁灭的啊。

赫·罗图关于稳定状态与不稳定状态的示意图有这样一种观点,对恒星中心存在液体的推测进行了强烈的批判:位于K环上的原子,直径本身就非常的小,是不可能脱离气体状态的。因此,要想分清楚孰是孰非,就得先弄明白K环原子的直径。玻尔理论指出,K原子的直径是0.54×10-8厘米,而实际上,固体氦和液体氦却证明,它们的直径是4×10-8厘米,这大概是玻尔理论的400倍了。这样看来,我们对K环原子的直径了解的仍然不多。
根据薛定谔的新波动力学,原子内部的结构和玻尔理论所描述的完全不同,而且很快取代了陈旧的玻尔理论。在旧理论中,电子和原子核相距很远,当它们逐渐靠拢时,会产生改变。不过迄今为止,还没有知道K环原子的具体情形,最多也是估算出K环轨道的能量。只有当我们对物体的性质有了更详尽的了解,才能预测出这种轨道存在的空间。
如果不知道恒星内部的原子种类,我们就无法计算出它的温度到底达到多高时,才会产生分裂。我们是没有办法画出不知道原子序数的原子在稳定和不稳定之间的曲线的。而上图的曲线,是假设原子序数为95左右画出来的,它是高于序数为92的铀原子的。以这个原子序数作为标准,是因为它可以最大限度地综合理论和时间,而且又有相关的理论证明这点。详情
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