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(共33张PPT)
人类对宇宙的探索3
——余老师
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这张图代表什么？
恒星的一生又是如何诞生、发展和消亡的呢？
00
太阳是银河系内一颗相当普通的恒星。
每一颗恒星都有其诞生、演化和死亡的过程，这是一个十分缓慢的过程。
00
太阳是地球的能量之源，没有太阳，人类就不能生存。
研究恒星的诞生、演化和死亡，对人类的生存具有重要意义。
恒星的演化
01
STEP
01
恒星的演化
天文学家根据对各种恒星的观测和理论研究，认识到恒星的诞生过程与太阳的诞生过程基本相似。
恒星是怎么形成的呢？
1.随着宇宙的膨胀，温度不断降低，出现了由中性原子构成的宇宙尘埃。
宇宙尘埃
01
恒星的演化
2.宇宙尘埃在引力作用下，会变得更加密集，并越聚越大，形成气体状态的星云团。
3.随着星云团的收缩，温度不断升高，当温度变得非常炽热，星云团就开始发光。恒星就诞生了。
星云
恒星的诞生
01
恒星的演化
星云
引力收缩
温度升高到700万摄氏度
氢核聚变
恒星
引力=核反应辐射压力
不再收缩
稳定的恒星
当这颗恒星继续收缩升温，温度超过1×107℃时，将引发恒星内部的氢核发生聚变反应（氢原子核聚合成氦原子核），生成氦并向外释放出能量，恒星就开始稳定下来，进入主序星阶段。
什么是主序星？
01
恒星的演化
主序星
天文学上把能稳定地发光发热的恒星称为主序星
太阳上氢核聚变为氦核
的核反应大约可以维
持100亿年
青壮年
太阳已存在约50亿年，它的主序星阶段还有约50亿年。今天的太阳正处在它的鼎盛时期。
恒星约90%的生命周期都处于主序星阶段
01
恒星的演化
探索活动
1.右图展示了恒星的质量与它的寿命的关系。恒星寿命指恒星在耗尽燃料之前能存在的时间。
2.一颗质量是太阳80%的恒星能存在多久？一颗质量是太阳1.7倍的恒星又能存在多久？
120亿年
30亿年
3.描述恒星的质量与它的寿命的一般关系。
恒星质量越大，寿命越短
恒星是不会永久存在的！
01
恒星的演化
科学家描绘出了太阳未来的演变过程：
1.大约50亿年后，太阳中心缺少足够的氢时，太阳的球核将开始收缩，太阳外层的氢继续变成氦，星体急剧扩大，变成红色，形成红巨星。
恒星
氢核耗尽
中心：引力＞辐射压
氦核聚变
外层：引力＜辐射压
红巨星
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恒星的演化
科学家描绘出了太阳未来的演变过程：
2.当太阳膨胀到接近火星轨道时，将吞噬水星、金星、地球，预计太阳在红巨星阶段持续大约10亿年时间，亮度升高到今天的近1万倍。
3.红巨星不断地把外层物质抛向太空，在星体周围形成行星状星云。
01
恒星的演化
科学家描绘出了太阳未来的演变过程：
4.红巨星的核聚变过程中形成的一些物质将进入星际介质参与再循环，而球核进一步收缩，形成体积极小、密度很大的白矮星。
5.最后，太阳将慢慢“熄灭”，形成一颗看不见的黑矮星，变成星云的一部分，留在宇宙中，进入新的循环
01
恒星的演化
思考与讨论
了解了太阳一生的演化后，你对宇宙有了什么新认识？
宇宙万物，包括宇宙本身，都像恒星一样，也要经历诞生、演化发展、死亡的过程。
其他恒星的归宿都和太阳一样吗？
恒星的归宿
02
STEP
02
恒星的归宿
与太阳一样，当恒星内核的氢燃烧殆尽，就会快速演化并消亡。
那么恒星的寿命和消亡的过程都一样吗？
恒星的寿命和消亡过程取决于恒星的质量。
02
恒星的归宿
1.恒星的质量介于1~8倍太阳质量
小质量恒星
氢核耗尽
红巨星
核心
白矮星
它会演变成红巨星，最终演变成白矮星，即体积很小、质量不太小的恒星。
原始恒星星云
引力
行星状星云
氦核耗尽
白矮星到底是怎么样的恒星？
02
恒星的归宿
白矮星
一种低光度、高密度、高温度（表面温度8000K）的恒星。
体积：接近行星
质量：与太阳相近
密度：百万克/立方厘米
20
02
恒星的归宿
2.恒星的质量是太阳质量的10~20倍
它的体积会急剧变大，形成红超巨星，随后爆发成超新星，最终演变成体积极小、密度极大的中子星。
1054年，我国发现并记录的超新星爆发，史称“客星”。蟹状星云即在这次爆发后诞生，这是天文学中第一个被认证具有清晰历史观测记录的超新星遗迹。
蟹状星云
02
恒星的归宿
大质量恒星
氢核耗尽
红超
巨星
中子星
原始恒星星云
引力
超新星爆发
超新星
蟹状星云
中子星又是什么恒星？
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恒星的归宿
中子星
由中子构成的星球，除黑洞外密度最大的星体。
直径：20公里
质量：太阳的1~2倍
密度：1014~1015克/立方厘米
10000
02
恒星的归宿
中子星
表面温度：106K
自转速度：＞100转/秒
由于中子星在高速旋转着并向外发射很强烈的电磁辐射，地球表面上可以接收到它的辐射脉冲，因此中子星也称为脉冲星
引力：足以扭曲周围的时空，从它附近经过的光线都是呈抛物线挣脱
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恒星的归宿
中子星
阅读P128~129科学阅读：了解中子星
02
恒星的归宿
3.恒星的质量更大时
内部将产生巨大压力，物质被”压“成了更为神奇的天体——黑洞。
黑洞的密度非常巨大，强大的引力使任何物质，甚至光都无法逃脱它的吸引。因此，远处的观测者无法看到来自黑洞的光。虽然人们看不见黑洞，但科学家能确定它的存在。
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恒星的归宿
黑洞
2016年，科学家宣布探测到黑洞的存在。
2019年，我国天文学家依托自主研制的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜，发现了一个迄今为止质量最大的恒星级黑洞。
2022年5月，天文学家向人们展示了位于银河系中心的超大质量黑洞的首张照片。
银河系中心黑洞距离地球约2.7×104光年之遥。
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恒星的归宿
黑洞
已知最大黑洞：SDSS J073739.96+384413.2
1040亿倍太阳质量
M87超大质量黑洞
65亿倍太阳质量
银河系中心黑洞人马座A*（Sgr A*）
400万倍太阳质量
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恒星的归宿
思考与讨论
大质量恒星的消亡过程和太阳有什么不同？
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恒星的归宿
恒星在生命的最后时刻，都会不断地向四周抛出物质。这些物质自由地在太空中扩散，最后将渐渐孕育出新一轮的恒星星云。
练习
03
STEP
03
练习
1．2024年9月26日，天文学家宣布了一个令人惊叹的发现——一颗质量约为地球两倍的类地行星，正绕一颗白矮星运转，这预示着地球未来也可能在太阳的演变过程中幸免于难。下列有关太阳的演化过程，正确的是（　　）
A．原始星云→主序星→红巨星→中子星
B．原始星云→主序星→红超巨星→黑洞
C．原始星云→主序星→红巨星→白矮星
D．原始星云→主序星→红超巨星→白矮星
C
2．新星的热核爆炸代表其演化到了（　　）
A.诞生期 B.存在期 C.死亡期 D.循环期
C
03
练习
3．宇宙中的天体都历经诞生、成长、成熟到衰老、死亡的缓慢演化过程。如图是人类首次拍摄到的黑洞照片。下列说法错误的是（　　）
A．黑洞是客观存在的天体
B．黑洞是一种密度极小的天体
C．光在内的所有物质都逃脱不了黑洞的引力作用
D．演化的最后阶段可能变成黑洞的天体是恒星
B
4．在认识世界时，我们经常用各种方法来形象、直观地表示事物或者规律。下列关于太阳一生的体积变化规律图像中，最为合理的是（　 ）
A. B. C. D.
B
03
练习
5．下列有关恒星的说法，正确的是（　　）
A.白矮星相当于太阳的青壮年阶段
B.“恒星”即“永恒不变的星”，它在宇宙中的位置和形状都是固定的
C.恒星离我们实在太遥远了，以至于恒星在天空中的位置变动我们很难察觉
D.远处观察者能够看到来自黑洞的光，因此天文学家能够探测出黑洞的存在
C
6．关于恒星演化的不同阶段，发光、发热消耗的能量说法错误的是（　　）
A．主序星 核能
B．白矮星 核能
C．红巨星 核能
D．形成中的恒星 引力势能
B
感谢聆听
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