13-恒星的一生和宇宙的演化課件

你知道哪些有關宇宙起源的神話故事？星空是美麗的，享受美麗的同時你是否曾經(jīng)思考過：宇宙從何而來呢？太陽等各種恒星誕生后會發(fā)生變化嗎？恒星真的能永恒嗎？導入新課你知道哪些有關宇宙起源的神話故事？導入新課1第三節(jié)恒星的一生和宇宙的演化恒星的一生大爆炸中的宇宙第三節(jié)恒星的一生和宇宙的演化恒星的一生2教學目標知識目標知道恒星的不同發(fā)展階段：紅巨星、超巨星、中子星、白矮星、暗矮星和黑洞；了解大質量恒星的演變過程；知道宇宙膨脹的現(xiàn)象和證據(jù)；了解大爆炸宇宙論的主要觀點。教學目標知識目標知道恒星的不同發(fā)展階段：紅巨星、超巨星、中子3教學目標能力目標提高讀圖和分析資料的能力。教學目標能力目標提高讀圖和分析資料的能力。4教學目標情感態(tài)度與價值觀目標樹立科學的宇宙觀，以及熱愛科學勇于探索的精神。教學目標情感態(tài)度與價值觀目標樹立科學的宇宙觀，以及熱愛科學勇5教學重難點重點知道恒星的不同發(fā)展階段。了解大爆炸宇宙論的主要觀點。教學重難點重點知道恒星的不同發(fā)展階段。6教學重難點難點大爆炸宇宙論。恒星的一生演化過程。教學重難點難點大爆炸宇宙論。7

恒星是指宇宙中靠核聚變產(chǎn)生的能量而自身能發(fā)熱發(fā)光的星體。過去天文學家以為恒星的位置是永恒不變的，以此為名。但事實上。恒星也會按照一定的軌跡，圍繞著其所屬的星系的中心而旋轉。一、恒星的一生恒星是指宇宙中靠核聚變產(chǎn)生的能量而自身能發(fā)熱發(fā)光的星體。8恒星的一生赫羅圖與恒星分類恒星的誕生恒星的青壯年時期——主序星階段恒星的老年期—巨星恒星的歸宿——致密星主序星

巨星

致密星星云

原恒星

恒星白矮星

中子星

黑洞恒星的一生赫羅圖與恒星分類恒星的誕生恒星的青壯年時期——主序9

表面溫度恒星分類光度1.赫羅圖與恒星分類

10

1911年丹麥天文學家赫茨普龍，1913年美國天文學家羅素各自獨立繪出恒星的光度—溫度圖，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)恒星分布在圖中左上方至右下方的一條狹長帶內，從高溫到低溫的恒星形成一個明顯的序列，稱為“主星序”。為了紀念兩位科學家作出的貢獻，人們稱這種圖為赫—羅圖(HR-diagram)。1911年丹麥天文學家赫茨普龍，1913年美國天文11赫羅圖赫羅圖12宇宙和地球

宇宙和地球13恒星與生命的聯(lián)系不僅表現(xiàn)在它提供了光和熱。實際上構成行星和生命物質的重原子就是在某些恒星生命結束時發(fā)生的爆發(fā)過程中創(chuàng)造出來的。2.恒星的誕生恒星與生命的聯(lián)系不僅表現(xiàn)在它提供了光和熱。實際上構成14恒星的一生恒星的一生15恒星是由分子云內誕生，當分子云受到外來干擾，例如附近有星系誕生或超新星爆炸所做成的沖擊，令分子云某些區(qū)域被壓縮，形成密度較高的區(qū)域，在萬有引力的作用下，這些密度較高的區(qū)域開始收縮。恒星是由分子云內誕生，當分子云受到外來干擾，例如附近16隨著這些區(qū)域慢慢收縮，最終會形成一個球體，稱為原恒星。假若原恒星的質量足夠大，其核心溫度會慢慢增高，最后引發(fā)核聚變產(chǎn)生能量，發(fā)出的熱力會將外圍的氣體驅散，這時一顆新的恒星便誕生了，并進入主序星的階段。隨著這些區(qū)域慢慢收縮，最終會形成一個球體，稱為原恒星173.恒星的青壯年時期——主序星階段從主序星開始，不斷將氫原子合成氦原子，產(chǎn)生能量。核聚變所產(chǎn)生的輻射壓力抵銷了重力，這時恒星進入了穩(wěn)定狀態(tài)，人們發(fā)現(xiàn)有百分之八十至九十的恒星都是主序星，他們共同特征是核心區(qū)都有氫正在燃燒。3.恒星的青壯年時期——主序星階段從主序星開始，不斷將氫184.恒星的老年期——巨星

主序后的演化恒星演化的第一階段是氫的燃燒階段，即主序階段。在主序階段，恒星內部維持著穩(wěn)衡的壓力分布和表面溫度分布，所以在整個漫長的階段，它的光度和表面溫度都只有很小的變化。4.恒星的老年期——巨星主序后的演化19質量小的恒星(小于0.4倍太陽質量)質量非常小的恒星，如半人馬座比鄰星，它們的燃料會消耗得很慢，壽命可維持二三千億年。當它們到達生命的盡頭，它們會慢慢收縮使溫度上升，成為白矮星，再持續(xù)冷卻及變暗而成為黑矮星。普通恒星--質量小的恒星(小于0.4倍太陽質量)的演化質量小的恒星的演化:（1）紅矮星,（2）白矮星,（3）黑矮星(本圖不依比例)質量小的恒星(小于0.4倍太陽質量)質量非常小的恒星，20

大部分恒星，當核心的氫燃料耗盡之后，核心周圍會堆滿氦氣，能量產(chǎn)生的速度放慢至不足以抗衡重力，氦核心開始收縮并釋放熱能。當核心的溫度足夠高的時候，鄰近核心的氫外殼會被燃燒，產(chǎn)生核聚變，令外殼膨脹。同時，隨著外殼膨脹，外殼因表面面積增加而冷卻，成為核心溫度高，表面非常巨大但溫度低的紅巨星。例如太陽將于50億年后膨脹成一顆紅巨星，將水星與金星吞噬。質量與太陽相約的恒星

(0.4倍至4倍太陽質量)

大部分恒星，當核心的氫燃料耗盡之后，核心周圍會堆滿氦氣，21質量比較大的恒星，核心的溫度可以將氦燃點，合成更重的元素(如氧和碳)。這些核聚變的過程并不太穩(wěn)定，令恒星產(chǎn)生脈動，吹出恒星風，將外殼拋開，又或者核心的溫度無法再合成更重的元素，成為行星狀星云。失去外殼的核心會冷卻下來并開始變暗，成為白矮星，并持續(xù)冷卻及變暗而成為黑矮星。

質量與太陽相約的恒星的演化:（1）主序星（2）紅巨星（3）行星狀星云（位于中央的核心會冷卻成白矮星）質量比較大的恒星，核心的溫度可以將氦燃點，合成更重的元素22質量大的恒星

(大于4倍太陽質量)

質量大的恒星，在氫燃料耗盡之后，不但能將氦合成氧，將核心的氧轉化為碳，其核心溫度甚至高得足以將碳合成更重的元素例如硅，直至合成鐵。由于核心產(chǎn)生高熱，恒星的外殼會膨脹得比紅巨星更大，成為超紅巨星。質量大的恒星

(大于4倍太陽質量)質量大的恒星，在氫燃235.恒星的歸宿——致密星致密星：白矮星、中子星、黑洞5.恒星的歸宿——致密星致密星：白矮星、中子星、黑洞24由于沒有能量產(chǎn)生，核心將會因引力而塌縮，密度亦越來越高，核心的質子與電子在巨大壓力下結合成中子，并產(chǎn)生中子簡并壓力抗衡核心的進一步收縮，形成非常堅硬的核心。同時，核心外圍的物質仍然在急劇塌縮，并與堅硬的核心相撞，產(chǎn)生強大的沖擊波，將恒星的外殼于短時間內炸毀，稱為超新星。在這一瞬間，比鐵更重的元素會在此時合成，爆炸所產(chǎn)生的光度有時比整個星系所有恒星光度的總和更大。由于沒有能量產(chǎn)生，核心將會因引力而塌縮，密度亦越來越高，25

新星爆炸后，恒星可有三種不同的結局:如果爆炸后殘余的核心的質量少于太陽質量的1.4倍，核心會演化為白矮星。爆炸后殘余的核心，假如其質量介乎太陽質量的1.4至3倍，中子簡并壓力便能抗衡恒星的收縮，形成穩(wěn)定的中子星。但當殘余核心的質量大于太陽質量的三倍，中子簡并壓力也無法抗衡恒星的收縮，并且再沒有任可力量可以阻止恒星的塌縮，形成黑洞。新星爆炸后，恒星可有三種不同的結局:2613-恒星的一生和宇宙的演化課件27恒星的一生恒星的一生28二、大爆炸中的宇宙世界是怎樣開始的，我們的地球以及整個太陽系是從哪里來的?這是哲學家解釋世界所不可回避的問題。二、大爆炸中的宇宙世界是怎樣開始的，我們的地球以及整個太29人類認識的宇宙人類目前觀測到的宇宙宇宙中的地球時間上是上百億年，空間上是上百億光年宇宙的特性：物質性：天體—多樣性運動性：天體統(tǒng)—層次性普通天體特殊天體穩(wěn)定的太陽光照宇宙環(huán)境條件安全的運行軌道自身物質條件日地距離適中體積、質量適中地球內外溫度變化人類認識的宇宙人類目前觀宇宙中時間上是上百億年，宇宙的特性：30宇宙的起源假說之一：

起初，宇宙很小，幾乎只有不足原子核大小的一個點,稱為“奇點”,但其中包含極大的熱能量，直到最后奇點中容納不下這樣的熱量，發(fā)生了大爆炸，通過大爆炸的能量形成了一些基本粒子，這些粒子在能量的作用下，逐漸形成了宇宙中的各種物質、能源、空間及時間。

至此，大爆炸宇宙模型成為最有說服力的宇宙圖景理論。宇宙的起源假說之一：

起初，宇宙很小，幾乎只有不足原31人們是怎樣能推測出曾經(jīng)可能有過宇宙大爆炸呢？我們的太陽只是銀河系中的一兩千億個恒星中的一個。

銀河系同類的恒星系——河外星系還有千千萬萬。觀測中發(fā)現(xiàn)那些遙遠的星系都在遠離我們而去，離我們越遠的星系，飛奔的速度越快，因而形成了膨脹的宇宙。

人們是怎樣能推測出曾經(jīng)可能有過宇宙大爆炸呢？我們的太陽只32

對此，人們開始反思，如果把這些向四面八方遠離中的星系運動倒過來看，它們可能當初是從同一源頭發(fā)射出去的，是不是在宇宙之初發(fā)生過一次難以想象的宇宙大爆炸呢？

后來又觀測到了充滿宇宙的微波背景輻射，就是說大約在150億年前宇宙大爆炸所產(chǎn)生的余波雖然是微弱的但確實存在。

這一發(fā)現(xiàn)對宇宙大爆炸是個有力的支持。

對此，人們開始反思，如果把這些向四面八方遠離中的星系運動33

大爆炸的發(fā)生，距離現(xiàn)在約150億年了。怎么能證明150億年前發(fā)生過這樣的爆炸呢?

按照大爆炸宇宙模型的理論，爆炸形成的宇宙一直在降溫，恒星是在

降到40000K以下時才開始

形成的，現(xiàn)在測得最老的

星系的年齡都只有100多億

年，符合這個理論的推斷。超新星爆炸超新星爆炸34

特別是蓋莫夫作出的預言：在大爆炸的特殊宇宙背景下產(chǎn)生出來的微波輻射，至今還存在于宇宙空間中，其溫度應已降低到只有絕對溫度幾度。

1964年，威爾遜山上一臺高靈敏度的射電天文望遠鏡，在各個方向都測得一種3K的微波背景輻射。大爆炸理論得到了有力的支持。發(fā)現(xiàn)者彭茲亞斯和威爾遜為此得到了1978年的諾貝爾物理學獎。特別是蓋莫夫作出的預言：在大爆炸的特殊宇宙背景下產(chǎn)生出35

還有一個證據(jù)是，現(xiàn)在測得的不同天體上氦的豐度，一般都達到20％左右，僅靠太陽上那種氫合成氦的作用，在150億年左右的時間里是不能造出這么多氦的，而大爆炸能做到。因爆炸而使星系間的距離拉開，更已是熟知的事實。還有一個證據(jù)是，現(xiàn)在測得的不同天體上氦的豐度，一般都達36宇宙起源于大爆炸的場面是令人驚嘆和著迷的，這種假說已為越來越多的人所接受。然而，也許有關這個大膽設想的證據(jù)永遠都難以充分，不過它給我們帶來的問題，確實值得好好地研究。13-恒星的一生和宇宙的演化課件37大爆炸理論勒梅特于1931年創(chuàng)建大爆炸理論勒梅特于1931年創(chuàng)建38大爆炸宇宙產(chǎn)生示意圖大爆炸宇宙產(chǎn)生示意圖39宇宙演化簡史宇宙演化簡史4013-恒星的一生和宇宙的演化課件41大爆炸模型能統(tǒng)一地說明以下幾

個觀測事實：

1．大爆炸理論主張所有恒星都是在溫度下降后產(chǎn)生的，因而任何天體的年齡都應比自溫度下降到今天這一段時間為短，即應小于200億年。各種天體年齡的測量證明了這一點。

2．觀測到河外天體有系統(tǒng)性的譜線紅移，而且紅移與距離大體成正比。如果用多普勒效應來解釋，那么紅移就是宇宙膨脹的反映。大爆炸模型能統(tǒng)一地說明以下幾

個觀測事實：

1．大爆42

3．在各種不同天體上，氦密度相當大，而且大都是30％。用恒星核反應機制不足以說明為什么有如此多的氦。而根據(jù)大爆炸理論，早期溫度很高，產(chǎn)生氦的效率也很高，則可以說明這一事實。

4．根據(jù)宇宙膨脹速度以及氦密度等，可以具體計算宇宙每一歷史時期的溫度。大爆炸理論的創(chuàng)始人之一伽莫夫曾預言，今天的宇宙已經(jīng)很冷，只有絕對溫度幾度。1965年，在微波波段上探測到具有熱輻射譜的微波背景輻射，溫度約為3K（絕對溫度值）。3．在各種不同天體上，氦密度相當大，而且大43課堂小結恒星的一生

1.赫羅圖與恒星分類

2.恒星的誕生

3.恒星的青壯年時期——主序星階段

4.恒星的老年期——巨星

5.恒星的歸宿——致密星大爆炸中的宇宙大爆炸理論。課堂小結恒星的一生

1.赫羅圖與恒星分類

2.恒星的誕44高考鏈接（2008年海南卷）最近，天文學家在銀河系中心發(fā)現(xiàn)了一顆140年前形成的超新星，這是迄今為止在銀河系發(fā)現(xiàn)的最年輕的超新星。完成下列要求。高考鏈接45（1）這顆超新星的質量________（大、?。┯谔枴＃?）簡述超新星在恒星演化過程中處于的階段及前身和歸宿的名稱。大處于巨星向致密星演化的階段，前身為超巨星，歸宿為黑洞或中子星。

【解析】根據(jù)現(xiàn)在的認識，超新星爆發(fā)事件就是一顆大質量恒星的“暴死”。對于大質量的恒星，如質量相當于太陽質量的8-20倍的恒星，由于質量的巨大，在它們演化的后期，星核和星殼徹底分離的時候，往往要伴隨著一次超級規(guī)模的大爆炸。（1）這顆超新星的質量________（大、?。┯谔?。462．下列有關宇宙的敘述中，正確的是（）A．宇宙是除物質以外的所有空間B．宇宙是太空中所有的物質C．宇宙是所有時間、空間及物質的總稱D．宇宙物質有不同形態(tài)且處于靜止中C1．宇宙誕生于()A．公元4004年以前B．上下不過五千年C．38億年以前D．150億年以前D鞏固訓練2．下列有關宇宙的敘述中，正確的是（）A．宇宙是474．太陽最終將變成()A．紅巨星B．白矮星C．超新星D．中子星或黑洞5．比太陽更大的恒星最終將演化成()A．紅巨星B．白矮星C．超新星D．中子星或黑洞6．在宇宙中，密度最大的是()A．鉑B．白矮星C．黑矮星D．中子星3．晴朗的夜空中的滿天星斗是（）A．行星B．彗星C．衛(wèi)星D．恒星DBDD4．太陽最終將變成()6．在宇宙中，密度最大的48

思考（第24頁）

1.赫羅圖有三類恒星，即主序星，白矮星，巨星，其中巨星包括紅巨星和超巨星。順便說明位于赫羅圖左上方的主序星溫度高，光度大，常稱為藍巨星。藍巨星是主序星的一部分。思考和活動答案思考（第24頁）思考和活動答案49

2.主序星的光度和溫度的基本特征是：溫度越髙光度越大；溫度越低，光度越小。巨星的光度和溫度的基本特征是：溫度較低，但光度卻不小（與主序星相比），換句話說，巨星的光度比同樣溫度主序星的光度明顯偏大。白矮星的光度和溫度的基本特征是：溫度較高，但光度卻很?。ㄅc主序星相比），換句話說，白矮星的光度比同樣溫度主序星的光度明顯偏小。2.主序星的光度和溫度的基本特征是：溫度越髙光度越大；溫50

思考（第26頁）

1.當主序星和巨星表面溫度相同時，它們的單位表面積的輻射量相等；但巨星的光度（輻射總量）卻比同樣溫度主序星的光度明顯偏大。因此，巨星的表面積（或體積）必然明顯大于同表面溫度的主序星。

另一方面，致密星的表面溫度不低，其單位面積的輻射量（輻射強度）不小，但光度卻很小。這說明其表面積或體積很??；而恒星的質量差異不大。因此，致密星的密度必然很高。思考（第26頁）51

2.太陽的質量為1.989×1033克，太陽的半徑為6.96×105千米，地球的平均半徑為6.371×103千米。由此可算出，當太陽塌縮為地球大小的白矮星時，密度為1.836×106克/厘米3，表面引力增大近12000倍。思考（第33頁）

宇宙中眾多的化學元素形成于核聚變反應，恒星演化過程是一個鍛造各種重元素的過程。思考（第35頁）

形成宇宙早期第一批恒星的星云約含34的氫和14的氦，以及極少量的其它較輕元素。2.太陽的質量為1.989×1033克，太陽的半徑為6.52

思考（第35頁）

1.宇宙早期形成的恒星的母星云僅含有約3/4的氫以及少量的其它較輕元素,其周圍不可能形成巖石行星和生命。按銀河系演化理論，新一代含有足夠的，前代恒星拋射出的重元素的恒星形成于銀盤，特別是銀盤中的旋臂內。因此，銀盤外的恒星基本上可以排除。

2.非主序星是恒星晚年變動階段或變動后的產(chǎn)物，周圍的行星已經(jīng)沒有穩(wěn)定的環(huán)境，發(fā)現(xiàn)地外文明的可能性較小。思考（第35頁）53

3.主序星中，壽命較短的較大質量恒星，或壽命雖然不短但現(xiàn)在尚年輕的恒星，其周圍不大可能形成需要數(shù)十億年演化積累才形成的地球文明。

4.雙星，以及巨星中比較靠近的恒星周圍不大容易形成軌道穩(wěn)定的行星系統(tǒng)。3.主序星中，壽命較短的較大質量恒星，或壽命雖然不短但現(xiàn)54再見再見55

你知道哪些有關宇宙起源的神話故事？星空是美麗的，享受美麗的同時你是否曾經(jīng)思考過：宇宙從何而來呢？太陽等各種恒星誕生后會發(fā)生變化嗎？恒星真的能永恒嗎？導入新課你知道哪些有關宇宙起源的神話故事？導入新課56第三節(jié)恒星的一生和宇宙的演化恒星的一生大爆炸中的宇宙第三節(jié)恒星的一生和宇宙的演化恒星的一生57教學目標知識目標知道恒星的不同發(fā)展階段：紅巨星、超巨星、中子星、白矮星、暗矮星和黑洞；了解大質量恒星的演變過程；知道宇宙膨脹的現(xiàn)象和證據(jù)；了解大爆炸宇宙論的主要觀點。教學目標知識目標知道恒星的不同發(fā)展階段：紅巨星、超巨星、中子58教學目標能力目標提高讀圖和分析資料的能力。教學目標能力目標提高讀圖和分析資料的能力。59教學目標情感態(tài)度與價值觀目標樹立科學的宇宙觀，以及熱愛科學勇于探索的精神。教學目標情感態(tài)度與價值觀目標樹立科學的宇宙觀，以及熱愛科學勇60教學重難點重點知道恒星的不同發(fā)展階段。了解大爆炸宇宙論的主要觀點。教學重難點重點知道恒星的不同發(fā)展階段。61教學重難點難點大爆炸宇宙論。恒星的一生演化過程。教學重難點難點大爆炸宇宙論。62

恒星是指宇宙中靠核聚變產(chǎn)生的能量而自身能發(fā)熱發(fā)光的星體。過去天文學家以為恒星的位置是永恒不變的，以此為名。但事實上。恒星也會按照一定的軌跡，圍繞著其所屬的星系的中心而旋轉。一、恒星的一生恒星是指宇宙中靠核聚變產(chǎn)生的能量而自身能發(fā)熱發(fā)光的星體。63恒星的一生赫羅圖與恒星分類恒星的誕生恒星的青壯年時期——主序星階段恒星的老年期—巨星恒星的歸宿——致密星主序星

巨星

致密星星云

原恒星

恒星白矮星

中子星

黑洞恒星的一生赫羅圖與恒星分類恒星的誕生恒星的青壯年時期——主序64

表面溫度恒星分類光度1.赫羅圖與恒星分類

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1911年丹麥天文學家赫茨普龍，1913年美國天文學家羅素各自獨立繪出恒星的光度—溫度圖，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)恒星分布在圖中左上方至右下方的一條狹長帶內，從高溫到低溫的恒星形成一個明顯的序列，稱為“主星序”。為了紀念兩位科學家作出的貢獻，人們稱這種圖為赫—羅圖(HR-diagram)。1911年丹麥天文學家赫茨普龍，1913年美國天文66赫羅圖赫羅圖67宇宙和地球

宇宙和地球68恒星與生命的聯(lián)系不僅表現(xiàn)在它提供了光和熱。實際上構成行星和生命物質的重原子就是在某些恒星生命結束時發(fā)生的爆發(fā)過程中創(chuàng)造出來的。2.恒星的誕生恒星與生命的聯(lián)系不僅表現(xiàn)在它提供了光和熱。實際上構成69恒星的一生恒星的一生70恒星是由分子云內誕生，當分子云受到外來干擾，例如附近有星系誕生或超新星爆炸所做成的沖擊，令分子云某些區(qū)域被壓縮，形成密度較高的區(qū)域，在萬有引力的作用下，這些密度較高的區(qū)域開始收縮。恒星是由分子云內誕生，當分子云受到外來干擾，例如附近71隨著這些區(qū)域慢慢收縮，最終會形成一個球體，稱為原恒星。假若原恒星的質量足夠大，其核心溫度會慢慢增高，最后引發(fā)核聚變產(chǎn)生能量，發(fā)出的熱力會將外圍的氣體驅散，這時一顆新的恒星便誕生了，并進入主序星的階段。隨著這些區(qū)域慢慢收縮，最終會形成一個球體，稱為原恒星723.恒星的青壯年時期——主序星階段從主序星開始，不斷將氫原子合成氦原子，產(chǎn)生能量。核聚變所產(chǎn)生的輻射壓力抵銷了重力，這時恒星進入了穩(wěn)定狀態(tài)，人們發(fā)現(xiàn)有百分之八十至九十的恒星都是主序星，他們共同特征是核心區(qū)都有氫正在燃燒。3.恒星的青壯年時期——主序星階段從主序星開始，不斷將氫734.恒星的老年期——巨星

主序后的演化恒星演化的第一階段是氫的燃燒階段，即主序階段。在主序階段，恒星內部維持著穩(wěn)衡的壓力分布和表面溫度分布，所以在整個漫長的階段，它的光度和表面溫度都只有很小的變化。4.恒星的老年期——巨星主序后的演化74質量小的恒星(小于0.4倍太陽質量)質量非常小的恒星，如半人馬座比鄰星，它們的燃料會消耗得很慢，壽命可維持二三千億年。當它們到達生命的盡頭，它們會慢慢收縮使溫度上升，成為白矮星，再持續(xù)冷卻及變暗而成為黑矮星。普通恒星--質量小的恒星(小于0.4倍太陽質量)的演化質量小的恒星的演化:（1）紅矮星,（2）白矮星,（3）黑矮星(本圖不依比例)質量小的恒星(小于0.4倍太陽質量)質量非常小的恒星，75

大部分恒星，當核心的氫燃料耗盡之后，核心周圍會堆滿氦氣，能量產(chǎn)生的速度放慢至不足以抗衡重力，氦核心開始收縮并釋放熱能。當核心的溫度足夠高的時候，鄰近核心的氫外殼會被燃燒，產(chǎn)生核聚變，令外殼膨脹。同時，隨著外殼膨脹，外殼因表面面積增加而冷卻，成為核心溫度高，表面非常巨大但溫度低的紅巨星。例如太陽將于50億年后膨脹成一顆紅巨星，將水星與金星吞噬。質量與太陽相約的恒星

(0.4倍至4倍太陽質量)

大部分恒星，當核心的氫燃料耗盡之后，核心周圍會堆滿氦氣，76質量比較大的恒星，核心的溫度可以將氦燃點，合成更重的元素(如氧和碳)。這些核聚變的過程并不太穩(wěn)定，令恒星產(chǎn)生脈動，吹出恒星風，將外殼拋開，又或者核心的溫度無法再合成更重的元素，成為行星狀星云。失去外殼的核心會冷卻下來并開始變暗，成為白矮星，并持續(xù)冷卻及變暗而成為黑矮星。

質量與太陽相約的恒星的演化:（1）主序星（2）紅巨星（3）行星狀星云（位于中央的核心會冷卻成白矮星）質量比較大的恒星，核心的溫度可以將氦燃點，合成更重的元素77質量大的恒星

(大于4倍太陽質量)

質量大的恒星，在氫燃料耗盡之后，不但能將氦合成氧，將核心的氧轉化為碳，其核心溫度甚至高得足以將碳合成更重的元素例如硅，直至合成鐵。由于核心產(chǎn)生高熱，恒星的外殼會膨脹得比紅巨星更大，成為超紅巨星。質量大的恒星

(大于4倍太陽質量)質量大的恒星，在氫燃785.恒星的歸宿——致密星致密星：白矮星、中子星、黑洞5.恒星的歸宿——致密星致密星：白矮星、中子星、黑洞79由于沒有能量產(chǎn)生，核心將會因引力而塌縮，密度亦越來越高，核心的質子與電子在巨大壓力下結合成中子，并產(chǎn)生中子簡并壓力抗衡核心的進一步收縮，形成非常堅硬的核心。同時，核心外圍的物質仍然在急劇塌縮，并與堅硬的核心相撞，產(chǎn)生強大的沖擊波，將恒星的外殼于短時間內炸毀，稱為超新星。在這一瞬間，比鐵更重的元素會在此時合成，爆炸所產(chǎn)生的光度有時比整個星系所有恒星光度的總和更大。由于沒有能量產(chǎn)生，核心將會因引力而塌縮，密度亦越來越高，80

新星爆炸后，恒星可有三種不同的結局:如果爆炸后殘余的核心的質量少于太陽質量的1.4倍，核心會演化為白矮星。爆炸后殘余的核心，假如其質量介乎太陽質量的1.4至3倍，中子簡并壓力便能抗衡恒星的收縮，形成穩(wěn)定的中子星。但當殘余核心的質量大于太陽質量的三倍，中子簡并壓力也無法抗衡恒星的收縮，并且再沒有任可力量可以阻止恒星的塌縮，形成黑洞。新星爆炸后，恒星可有三種不同的結局:8113-恒星的一生和宇宙的演化課件82恒星的一生恒星的一生83二、大爆炸中的宇宙世界是怎樣開始的，我們的地球以及整個太陽系是從哪里來的?這是哲學家解釋世界所不可回避的問題。二、大爆炸中的宇宙世界是怎樣開始的，我們的地球以及整個太84人類認識的宇宙人類目前觀測到的宇宙宇宙中的地球時間上是上百億年，空間上是上百億光年宇宙的特性：物質性：天體—多樣性運動性：天體統(tǒng)—層次性普通天體特殊天體穩(wěn)定的太陽光照宇宙環(huán)境條件安全的運行軌道自身物質條件日地距離適中體積、質量適中地球內外溫度變化人類認識的宇宙人類目前觀宇宙中時間上是上百億年，宇宙的特性：85宇宙的起源假說之一：

起初，宇宙很小，幾乎只有不足原子核大小的一個點,稱為“奇點”,但其中包含極大的熱能量，直到最后奇點中容納不下這樣的熱量，發(fā)生了大爆炸，通過大爆炸的能量形成了一些基本粒子，這些粒子在能量的作用下，逐漸形成了宇宙中的各種物質、能源、空間及時間。

至此，大爆炸宇宙模型成為最有說服力的宇宙圖景理論。宇宙的起源假說之一：

起初，宇宙很小，幾乎只有不足原86人們是怎樣能推測出曾經(jīng)可能有過宇宙大爆炸呢？我們的太陽只是銀河系中的一兩千億個恒星中的一個。

銀河系同類的恒星系——河外星系還有千千萬萬。觀測中發(fā)現(xiàn)那些遙遠的星系都在遠離我們而去，離我們越遠的星系，飛奔的速度越快，因而形成了膨脹的宇宙。

人們是怎樣能推測出曾經(jīng)可能有過宇宙大爆炸呢？我們的太陽只87

對此，人們開始反思，如果把這些向四面八方遠離中的星系運動倒過來看，它們可能當初是從同一源頭發(fā)射出去的，是不是在宇宙之初發(fā)生過一次難以想象的宇宙大爆炸呢？

后來又觀測到了充滿宇宙的微波背景輻射，就是說大約在150億年前宇宙大爆炸所產(chǎn)生的余波雖然是微弱的但確實存在。

這一發(fā)現(xiàn)對宇宙大爆炸是個有力的支持。

對此，人們開始反思，如果把這些向四面八方遠離中的星系運動88

大爆炸的發(fā)生，距離現(xiàn)在約150億年了。怎么能證明150億年前發(fā)生過這樣的爆炸呢?

按照大爆炸宇宙模型的理論，爆炸形成的宇宙一直在降溫，恒星是在

降到40000K以下時才開始

形成的，現(xiàn)在測得最老的

星系的年齡都只有100多億

年，符合這個理論的推斷。超新星爆炸超新星爆炸89

特別是蓋莫夫作出的預言：在大爆炸的特殊宇宙背景下產(chǎn)生出來的微波輻射，至今還存在于宇宙空間中，其溫度應已降低到只有絕對溫度幾度。

1964年，威爾遜山上一臺高靈敏度的射電天文望遠鏡，在各個方向都測得一種3K的微波背景輻射。大爆炸理論得到了有力的支持。發(fā)現(xiàn)者彭茲亞斯和威爾遜為此得到了1978年的諾貝爾物理學獎。特別是蓋莫夫作出的預言：在大爆炸的特殊宇宙背景下產(chǎn)生出90

還有一個證據(jù)是，現(xiàn)在測得的不同天體上氦的豐度，一般都達到20％左右，僅靠太陽上那種氫合成氦的作用，在150億年左右的時間里是不能造出這么多氦的，而大爆炸能做到。因爆炸而使星系間的距離拉開，更已是熟知的事實。還有一個證據(jù)是，現(xiàn)在測得的不同天體上氦的豐度，一般都達91宇宙起源于大爆炸的場面是令人驚嘆和著迷的，這種假說已為越來越多的人所接受。然而，也許有關這個大膽設想的證據(jù)永遠都難以充分，不過它給我們帶來的問題，確實值得好好地研究。13-恒星的一生和宇宙的演化課件92大爆炸理論勒梅特于1931年創(chuàng)建大爆炸理論勒梅特于1931年創(chuàng)建93大爆炸宇宙產(chǎn)生示意圖大爆炸宇宙產(chǎn)生示意圖94宇宙演化簡史宇宙演化簡史9513-恒星的一生和宇宙的演化課件96大爆炸模型能統(tǒng)一地說明以下幾

個觀測事實：

1．大爆炸理論主張所有恒星都是在溫度下降后產(chǎn)生的，因而任何天體的年齡都應比自溫度下降到今天這一段時間為短，即應小于200億年。各種天體年齡的測量證明了這一點。

2．觀測到河外天體有系統(tǒng)性的譜線紅移，而且紅移與距離大體成正比。如果用多普勒效應來解釋，那么紅移就是宇宙膨脹的反映。大爆炸模型能統(tǒng)一地說明以下幾

個觀測事實：

1．大爆97

3．在各種不同天體上，氦密度相當大，而且大都是30％。用恒星核反應機制不足以說明為什么有如此多的氦。而根據(jù)大爆炸理論，早期溫度很高，產(chǎn)生氦的效率也很高，則可以說明這一事實。

4．根據(jù)宇宙膨脹速度以及氦密度等，可以具體計算宇宙每一歷史時期的溫度。大爆炸理論的創(chuàng)始人之一伽莫夫曾預言，今天的宇宙已經(jīng)很冷，只有絕對溫度幾度。1965年，在微波波段上探測到具有熱輻射譜的微波背景輻射，溫度約為3K（絕對溫度值）。3．在各種不同天體上，氦密度相當大，而且大98課堂小結恒星的一生

1.赫羅圖與恒星分類

2.恒星的誕生

3.恒星的青壯年時期——主序星階段

4.恒星的老年期——巨星

5.恒星的歸宿——致密星大爆炸中的宇宙大爆炸理論。課堂小結恒星的一生

1.赫羅圖與恒星分類

2.恒星的誕99高考鏈接（2008年海南卷）最近，天文學家在銀河系中心發(fā)現(xiàn)了一顆140年前形成的超新星，這是迄今為止在銀河系發(fā)現(xiàn)的最年輕的超新星。完成下列要求。高考鏈接100（1）這顆超新星的質量________（大、?。┯谔枴＃?）簡述超新星在恒星演化過程中處于的階段及前身和歸宿的名稱。大處于巨星向致密星演化的階段，前身為超巨星，歸宿為黑洞或中子星。

【解析】根據(jù)現(xiàn)在的認識，超新星爆發(fā)事件就是一顆大質量恒星的“暴死”。對于大質量的恒星，如質量相當于太陽質量的8-20倍的恒星，由于質量的巨大，在它們演化的后期，星核和星殼徹底分離的時候，往往要伴隨著一次超級規(guī)模的大爆炸。（1）這顆超新星的質量________（大、?。┯谔枴?012．下列有關宇宙的敘述中，正確的是（）A．宇宙是除物質以外的所有空間B．宇宙是太空中所有的物質C．宇宙是所有時間、空間及物質的總稱D．宇宙物質有不同形態(tài)且處于靜止中C1．宇宙誕生于()A．公元4004年以前B．上下不過五千年C．38億年以前D．150億年以前D鞏固訓練2．下列有關宇宙的敘述中，正確的是（）