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紅巨星是「中老年」的恆星,它體積膨脹,外層氣體密度變低,而且星球的引力也變弱,造成了星球表層脫落,從而導致恆星風暴的形成。在赫羅圖上,紅巨星是巨大的非主序星,光譜屬於K或M型。所以被稱為紅巨星是因為看起來的顏色是紅的,體積又很巨大的緣故。金牛座的畢宿五和牧夫座的大角星都是紅巨星。

1 紅巨星 -簡介

紅巨星紅巨星

一顆恆星度過漫長的青壯年期——主序星階段,步入老年期時,將首先變為一顆紅巨星。稱為「巨星」,是突出體積巨大。在巨星階段,恆星的體積將膨脹到十億倍之多。

稱為「紅」巨星,是因為在該恆星迅速膨脹的同時,外表面離中心越來越遠,所以溫度將隨之降低,發出的光也就越來越偏紅。不過,雖然溫度降低了一些,可體積如此之大,光度也變得很大,極為明亮。肉眼看到的最亮的星中,許多都是紅巨星。

在赫羅圖中,紅巨星分佈在主星序區的右上方的一個相當密集的區域內,差不多呈水平走向。

2 紅巨星 -分類

在赫羅圖上,紅巨星是巨大的非主序星,光譜屬於K或M型。所以被稱為紅巨星是因為看起來的顏色是紅的,體積又很巨大的緣故。鯨魚座的薴藁增二、金牛座的畢宿五、牧夫座的大角星等都是紅巨星;而天蠍座的心宿二、獵戶座的參宿四、大犬座VY等則是紅超巨星。
大部分的紅巨星,其核心是未聚變的氦,能量由氦核外的氫燃燒包層提供,它們在圖上構成了紅巨星分支(RGB星)。另外一些,其核心是碳等更重的元素,外部是在燃燒的氦包層和氫包層,它們構成了圖上水平的漸近巨星分支(AGB星)。在恆星大氣中碳含量比氧含量還高的碳星中,AGB星的光譜類型一般屬於C-N到C-R型。

3 紅巨星 -演化

紅巨星紅巨星體積膨脹

恆星依靠其內部的熱核聚變而熊熊燃燒著。核聚變的結果,是把每四個氫原子核結合成一個氦原子核,並釋放出大量的原子能,形成輻射壓。處於主星序階段的恆星,核聚變主要在它的中心(核心)部分發生。輻射壓與它自身收縮的引力相平衡。氫的燃燒消耗極快,中心形成氦核並且不斷增大。隨著時間的延長,氦核周圍的氫越來越少,中心核產生的能量已經不足以維持其輻射,於是平衡被打破,引力佔了上風。有著氦核和氫外殼的恆星在引力作用下收縮,使其密度、壓強和溫度都升高。氫的燃燒向氦核周圍的一個殼層里推進。這以後恆星演化的過程是:內核收縮、外殼膨脹——燃燒殼層內部的氦核向內收縮並變熱,而其恆星外殼則向外膨脹並不斷變冷,表面溫度大大降低。這個過程僅僅持續了數十萬年,這顆恆星在迅速膨脹中變為紅巨星。

紅巨星一旦形成,就朝恆星的下一階段——白矮星進發。當外部區域迅速膨脹時,氦核受反作用力卻強烈向內收縮,被壓縮的物質不斷變熱,最終內核溫度將超過一億度,點燃氦聚變。最後的結局將在中心形成一顆白矮星。

紅巨星白矮星-內部結構模型圖

4 紅巨星 -天文發現

體積縮小

有研究發現,位於獵戶星座的紅巨星參宿四15年間體積竟縮小了15%,但天文學家無法解釋縮小之謎。參宿四是迄今(2012年)天文學家在宇宙中觀測到的十顆最明亮的恆星之一,它是天文學家熟悉的天文觀測目標,也是天文學家首次觀測到的超大質量恆星,這顆紅巨星是哈勃望遠鏡可以觀測到的清晰圓盤狀恆星,這是哈勃望遠鏡能夠拍攝到表面狀態的第一顆恆星。

發現碳元素
紅巨星太陽向紅巨星演化

2012年8月22日,奧地利維也納大學發表公報說,該大學天文研究所的研究人員發現,一顆紅巨星被類似煤煙物質構成的雲層所包裹。研究人員藉助歐洲南方天文台的甚大天文望遠鏡觀測這顆名為「R Fornacis」的紅巨星時發現,它被類似煤煙灰塵構成的雲層所包裹。由於紅巨星表面溫度低,碳元素豐富,因此可能出現複雜的碳氫化合物和固體物質塵埃。這些物質有可能形成適合生命的行星。

 

太陽演化

2012年8月,國際天文學家小組發現紅巨星將內側軌道天體吞沒的證據,暗示50億年後的太陽也會將地球摧毀。大約在50到75億年後,太陽將成為紅巨星,經過科學家們的計算,屆時太陽將變得異常巨大,足以吞噬掉目前(2012年)太陽系裡,包括地球、火星以內的內側行星,太陽的引力也會因為質量的減少而減弱,因此火星和所有的外行星,都會往外移。最終水星,甚至連金星都會被太陽吞噬掉。

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