恆星萬象2004/04/16
天氣晴朗的夜晚,我們抬頭仰望,可以看到一幅燦爛迷人的圖畫,上面密佈著點點星光。群星閃爍,銀河迷濛,自古以來就引起人們無限的感嘆與讚美,多少詩人為它歌頌出美妙的詩篇與動人傳說。時至今日,終夜在高山圓頂內巨型望遠鏡旁觀測的天文學家,為了揭開有關恆星的奧祕,奉獻了畢生的時間與智慧,他們總算取得了重大的成就與突破,同時也瞭解,恆星它並不是永恆存在的,其實它和我們人類一樣,也有生、老、病、死的過程。

恆星的誕生需要原料,製造恆星的原料是瀰浸在廣大宇宙空間中,混雜著塵埃的氫氣雲,這就是所謂的「星際介質」。在受到本身萬有引力的作用,相互吸引而逐漸收縮、凝聚、密度因而越來越高,如果受到附近高溫恆星強烈恆星風的壓縮,或是超新星爆炸震波的衝擊,就會壓縮星際介質,使物質的密度大幅增加,溫度更加上昇,當溫度高到產生紅外線幅射時,這就成為所謂的「原恆星」。此時重力進一步促使物質塌縮到原恆星中,並促使溫度劇昇,當到達一千萬度時,氫就開始產生核融合反應而發出光、熱,如此在天界一顆耀眼的恆星就這樣誕生了。

一顆正常燃燒的恆星,它本身有兩種力量相互抗衡,一種是恆星由外往內壓的重力,另一則是恆星核心經由核

箭頭所示為天狼星的伴星也是第一顆發現的白矮星

融合反應,在一千萬度高溫所造成由內而外「熱脹」的推力,當這兩種力量經過一段時間調適而彼此不相上下時,恆星就進入平衡穩定的狀況。此時恆星豐富的燃料使它持續而穩定地發光、發熱,並維持百萬年到百億年之久。

我們的太陽誕生於46億年前,由於它的壽命有100億年,因此我們的太陽大約還有50多億年好活。50億年後,當太陽核心的氫燃料差不多耗盡時,恆星失去了能量的泉源,反應應該停止,然而由於恆星由內而外推力的消失,恆星的重力因此向內擠壓,造成核心外層的密度增加溫度上昇,恆星原始的平衡狀態因此打破而向外逐漸膨脹,甚至吞沒附近的行星,最後形成一體積極為巨大的星球,但此時因體積增加密度降低,所以表面溫度也下降,以致呈現較低溫的暗紅色,天文學家稱之為「紅巨星」。當恆星到達紅巨星階段時,就表示已進入未來指日可數的老年期。

恆星在老化後,將逐漸步向最後的死亡階段,其結局依恆星質量的大小,有白矮星(如上圖)、中子星黑洞等三種方式。

一顆質量為我們太陽1.4倍以內的恆星,在其成為紅巨星後,受到核心收縮造成高溫所產生強烈恆星風吹拂的影響,恆星的外層會逐漸脫離本體而向四周擴散,造就形成所謂的「行星狀星雲」。恆星本體逐漸收縮,以致體積縮小,直徑降到僅兩萬公里左右,好像人到老年骨骼收縮而變「矮」,但因密度越高溫度也越高而放出「白」熾的光,此時恆星就成為「白矮星」。我們的太陽五十億年後,就會成為白矮星。當白矮星再燃燒一段極長的時間而耗盡所有的燃料後,就逐漸熄滅而成為黑矮星

最新鮮的超新星,1987年在17萬光年遠的大麥哲倫雲內超新星爆炸

有時候,在夜空的群星列宿之間,突然出現了一顆平時很暗,甚至根本就一無所見,但現在卻很亮的星星,甚至亮到在白天我們用肉眼都可清楚的看到,這在古代稱之為「客星」,現代的天文學家則稱其為「超新星」。

質量大於太陽八倍以上的恆星,在死亡前會發生劇烈的變化,星球的核心由於核融合反應不斷進行,直到形成了鐵質的核心,由於鐵原子核的束縛力最大,核融合反應到鐵元素便終止了,在沒有足夠的熱膨脹力來抵擋強大的重力時,恆星核心只有塌縮,而恆星外層的物質急劇衝向核心,再從核心向外反彈,如此激盪之下,恆星內部的溫度劇升到攝氏數十億度以上,使得整個星體瞬間發生爆炸,這就是擴張範圍可達數十光年的「超新星」。

當超新星爆炸後,由於強大的內炸力,以至連電子都被擠壓到原子核內的質子中而形成中子,這使得核心形成體積小、密度高的「中子星」。它具有極強的磁場,並以高速自轉,星體的密度極高,一顆方糖大的物質就有十億噸重。第一顆發現的中子星,是位於金牛座中的M1蟹狀星雲內,它是西元1054年,中國宋朝司天監所目睹一「客星」,也就是今天所謂的超新星爆炸後所形成的,史稱「中國超新星」。

質量特別大的恆星,在經過超新星爆炸後,所殘存的圖中箭頭所示為天鵝座中一顆超巨星,附近相信有一天鵝座x-1黑洞

核心如還具有三倍以上的太陽質量時,強大的重力會將核心壓縮到「體積無限小、密度無限高、引力無限強」的極限境界,引力強到連一秒可繞地球七圈半,相當於三十萬公里的光,都無法脫離其表面,因此我們根本就不可能看到它,這就是天文學家眼中最神祕的「黑洞」,它有一個稱為「奇異點」的中心,以「史瓦西半徑」所畫出一個稱為「事件視界」的球體表面,其它剩餘的一切全是重力。

目前天文學家僅能探尋具有X射線幅射原的雙星系統黑洞,第一個被認為可能是黑洞的為天座x-1,其它許多疑似為黑洞的星體正在被作進一步的觀測以待證實。我國中央研究院的一批專家也曾透過先進儀器的觀測,認為在我們銀河系的核心區域,可能有一質量為太陽250萬倍的超大黑洞,它能將附近的星體毫不留情的吞下去。

各位小芽子!「將來」如有機會利用假日,駕駛星際快艇,很休閒地巡航觀銀河系內眾多奇特的天體時,特別要注意太空船有無異常加速的情況發生。你千萬不要「OO」到認為「這個牌子的太空船為什麼這麼優秀,比規格所保證的速度還要快!!」見你個大頭鬼,趕快繞道急速駛離現場啦!必要時反方向疾速遠離,因為你很可能踫到恐怖的黑洞啦!!☉口☉!如果不趕快回頭是岸,還在那享受「飆」太空船的樂趣的話,「You are dead!」你死定啦!而且由於是被黑洞吸入,因此你將永世無法再投胎轉世到人間ㄋㄟ──太慘了!!

天鵝座網狀星雲超新星爆炸之殘跡