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出版者:黑龙江科技

作者:蒂姆.贾德

出品人:

页数:173

译者:强晓霁

出版时间:2008-1

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787538855814

丛书系列:

图书标签:

• 恐龙
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• 自然科学
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• 图鉴
• 生物学
• 教育
• 趣味知识

宇宙之境：恒星的诞生与终结 本书聚焦于宇宙中最宏大、最引人入胜的主题之一：恒星的生命周期。我们将深入探索恒星如何从星际尘埃和气体云中孕育而出，经历漫长而剧烈的核聚变阶段，最终以超新星爆发、白矮星、中子星或黑洞等壮丽或寂灭的形式谢幕。 第一章：星际介质的低语——恒星的摇篮 宇宙并非一片虚空，而是充满了稀薄的气体和尘埃，这些被称为星际介质（Interstellar Medium, ISM）的物质，是所有恒星诞生的原材料。本章首先描绘了星际介质的构成、温度和密度分布，从低温高密的分子云到高温低密的电离氢区。我们将详细剖析分子云的特性，这些巨型、寒冷的“恒星工厂”是如何在引力作用下开始塌缩的。 引力塌缩是恒星形成的第一个关键步骤。我们探讨了翁的准则（Jeans Instability），解释了何时一个气体云团能够克服内部的热压力和磁场压力，开始不可逆转地向中心聚集。随后，我们将跟随物质的脚步，进入原恒星（Protostar）阶段。这一阶段的恒星尚未点燃核心的核聚变，它们依靠引力收缩释放的能量发光发热。本章将介绍赫罗图（Hertzsprung-Russell Diagram, H-R 图）上前主序星（Pre-Main Sequence Stars）的路径，例如金牛座T星（T Tauri Stars）的特征，以及伴随而来的双极喷流和吸积盘现象，它们预示着未来行星系统的潜力。 第二章：主序的辉煌——核聚变的引擎 当原恒星的核心温度和压力达到临界点，氢核聚变反应得以点燃，恒星便正式“诞生”并进入其生命中最漫长、最稳定的阶段——主序星阶段。本书将详细解释核聚变反应的物理机制，重点阐述质子-质子链（Proton-Proton Chain）和碳氮氧循环（CNO Cycle）的异同及其在不同质量恒星中的主导地位。 恒星的质量是决定其命运的唯一决定性因素。我们将对比不同质量恒星的内部结构、表面温度和光度。例如，低质量的红矮星（Red Dwarfs）如何能以极其缓慢的速度燃烧氢燃料，可能持续数万亿年；而像我们的太阳这样的中等质量恒星，其主序寿命约为百亿年。对于大质量恒星，核聚变过程更为剧烈，它们以惊人的速度消耗燃料，亮度可达太阳的数十万倍。本章还将介绍恒星内部的能量传输方式——辐射和对流，以及它们如何共同决定了恒星的外部表现。 第三章：燃料耗尽的十字路口——红巨星与渐近巨星分支 当核心的氢燃料耗尽，恒星的稳定结构将被打破，进入“死亡的序曲”。对于像太阳一样的中低质量恒星，核心的氦原子在引力作用下收缩，温度升高，最终点燃核心周围的氢壳层，导致恒星外层急剧膨胀和冷却，成为红巨星（Red Giant）。我们将详细解析壳层燃烧（Shell Burning）的物理过程及其对恒星外层的影响。 随着氦核的进一步加热，当核心温度达到约一亿开尔文，氦聚变（三阿尔法过程）开始，恒星进入红巨星分支（Red Giant Branch, RGB）。本书将探讨氦闪（Helium Flash）现象，尽管它在低质量恒星中是内部事件，但对恒星结构演化至关重要。随后，恒星将短暂稳定在核心氦聚变阶段，直到氦燃料耗尽，进入渐近巨星分支（Asymptotic Giant Branch, AGB）。AGB 阶段以两次壳层燃烧（氦壳层和氢壳层）为特征，伴随着剧烈的脉动和热脉冲，这是恒星向其外层抛射大量物质的最后阶段。 第四章：巨星的终焉——行星状星云与白矮星的微光 对于质量不超过太阳八倍左右的恒星，它们在AGB 阶段的剧烈脉动将清除其大部分外层物质，形成绚丽夺目的行星状星云（Planetary Nebula）。本章将详细描述这些星云的形成机制、化学组成以及它们对星际介质的重元素贡献。这些膨胀的气体云短暂地照亮了宇宙，其中心留下的便是恒星的“尸体”——白矮星（White Dwarf）。 白矮星是恒星演化的一个稳定终点。我们将深入探讨支撑白矮星不被自身引力压垮的物理基础：电子简并压力（Electron Degeneracy Pressure）。本章将介绍钱德拉塞卡极限（Chandrasekhar Limit），即约1.44倍太阳质量的限制。白矮星的命运是缓慢冷却，最终变成不可见的黑矮星（Black Dwarf）。我们还将简要提及双星系统中白矮星的特殊命运，特别是当它从伴星处吸积物质并可能引发Ia型超新星爆发的可能性。 第五章：大质量恒星的末路狂奔——核心坍缩与超新星 质量大于约八倍太阳质量的恒星，其演化之路则充满了极端的暴力与辉煌。它们能够通过核聚变逐层点燃更重的元素，从碳到氖、氧、硅，直到核心形成一个惰性的铁核。铁核的形成是恒星生命的决定性转折点，因为铁的核聚变不再释放能量，反而需要吸收能量。 一旦铁核形成，引力将以惊人的速度压倒所有抵抗。本书将详尽描述核心的瞬间坍缩（Core Collapse）过程，电子与质子结合形成中子的“逆贝塔衰变”，以及由此产生的强大冲击波如何撕裂恒星的外层，引发壮观的II型超新星爆发。我们将解析超新星爆发的能源机制、爆发的观测特征，以及超新星对宇宙化学演化的核心意义——所有比铁更重的元素（如金、银、铀）都是在这次极端高能事件中合成的。 第六章：极端遗迹——中子星与黑洞的奇点 超新星爆发留下的残骸，取决于原恒星质量的最终结果。如果核心质量在钱德拉塞卡极限和托尔曼-奥本海默-沃尔科夫极限（Tolman-Oppenheimer-Volkoff Limit，约2-3倍太阳质量）之间，坍缩将停止于中子星（Neutron Star）。本章将深入探讨中子星的极端物理特性，包括其几乎完全由中子构成的核心、令人难以置信的密度（一茶匙物质重达十亿吨）以及其强大的磁场。我们将介绍脉冲星（Pulsars）的机制，它们是快速旋转的中子星发出的高度准直的电磁束。 如果核心的质量超过了中子星所能承受的极限，引力将取得绝对胜利，没有任何已知的力量可以阻止进一步的坍缩，最终形成一个时空奇点——黑洞（Black Hole）。本书的最后部分将介绍广义相对论如何描述黑洞，其关键特征如事件视界（Event Horizon）、史瓦西半径（Schwarzschild Radius）以及黑洞周围的吸积盘现象。我们将探讨恒星级黑洞的形成，并展望更广阔的宇宙中超大质量黑洞的作用，它们是星系演化的驱动力之一。 结语：元素之旅与宇宙的遗产 本书的最后，我们将回顾恒星生命周期对宇宙的深远影响。恒星不仅仅是宇宙中的光源，它们是宇宙的炼金术士。从最初的氢和氦，到我们呼吸的氧，再到构成我们身体的碳和铁，一切都源于恒星内部的核聚变和它们壮烈的死亡。我们都是“星尘”，本书旨在揭示这趟从星际云到宇宙终结的宏伟旅程。

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