大质量恒星的演化92页PPT
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太阳系的形成和恒星的演化PPT课件(初中科学)
太阳
太阳是太阳系的中心，也是由星云形成的 一颗恒星，恒星真的能永恒吗？
常见的恒星
红巨星
行星状星云
超新星
白矮星
中子星
黑洞
红巨星
红巨星，称它为“红”巨星， 是因为在这恒星迅速膨胀的 同时，它的外表面离中心越 来越远，所以温度将随之而 降低，发出的光也就越来越 偏红。不过，虽然温度降低 了一些，可红巨星的体积是 如此之大，它的光度也变得 很大，极为明亮。肉眼看到 的最亮的星中，许多都是红 巨星。红巨星的体 积很大，它的半径一般比太 阳大100倍。
太阳系是由一块星云收缩形成的，先 形成的是太阳，然后，剩余的星云物质 进一步收缩演变，形成地球等行星。
理论根据：八大行星绕日运行的特征
星云：是由气 体和尘埃物质 组成的巨大云 雾状天体。直 径大多十几光 年
一.原始的太阳星云是一个扁平的、自转的 气体尘埃圆盘。50亿年前原始太阳星云因 万有引力作用而收缩凝聚
思考： 了解了太阳一生的演变之后，你对宇
宙有了什么新认识。
宇宙也像恒星一样，也有产生，成长， 死亡的时候。
1.直径比太阳大数十倍、亮度比太阳大得多的 红色恒星是（ B ）
A.超新星 B.红巨星 C.白矮星 D.黑洞
2.有关黑洞的描述，正确的是（ C ） A.黑洞是宇宙空间中某些黑色区域，这里什么 物质也没有 B.黑洞不是恒星 C.黑洞的密度非常大 D.黑洞不断地向外面抛射着物质
讨论：这些恒星和太阳有什么不同？
红巨星：表面温度比太阳低，但体积比太阳大， 亮度比太阳高。
行星状星云：质量体积比太阳大，但亮度较暗。 超新星：亮光相当于10亿颗太阳 白矮星、中子星、黑洞：体积小、亮度低，但质
量大、密度极高。
二、恒星的演变
九年级科学下册《恒星的演化》课件华东师大版
蛾眉月
月球公转轨道
D 下弦月 月球变化规律
光球→色球→日冕
温度：低
高
亮度：大
小
厚度：小
大
密度：大
小
太阳活动的主要类型
活动类型 位置 概 念
其他
黑子
光 球
光球上常出现 的暗黑色斑块
黑子多少和大 小是太阳活动 强弱的标志
耀斑
色 球
色球上有时 耀斑爆发是太 出现增大、 阳活动最激烈 增亮的斑块 的显示
地球磁力线
产生“磁暴”现象， 使磁针无法指示方向
影响无线电短波通讯
3.太阳风——形成极光
极光
月球概况
• 月地平均距离是 38.4万千米 • 月球直径约为地球直径的1/4 • 月球体积约为地球体积的1/49 • 月球表面面积约为地球表面面积的1/14 • 月球质量约为地球质量的1/81
• 月球表面重力加速度是地球表面重力加速度 的1/6
里
外
光球
色球
日冕
黑子（强弱的标志） 耀斑（最激烈的显示）太阳风 日珥
温度：增高 厚度：增厚 亮度：变暗 密度 变小
太阳黑子
思考：太阳黑子年际变化的周期大约是多少年？
（11年）
1.太阳黑子——影响气候 影响降水，产生激烈天气现象
思考：不同纬度带的降水量与黑子相对数之间有怎样的相关性？
2.耀斑、太阳风——引起磁暴，影响短波通讯
有关太阳的几个数据
• 日地平均距离 1.5亿千米 • 太阳半径 是地球半径的109倍 • 太阳质量 是地球质量的33万倍 • 太阳体积 是地球体积的130万倍 • 太阳密度 是地球密度的1/4 • 太阳表面重力加速度是地球表面重力
加速度的28倍
恒星的演变
炸把部分重元素抛向 太空，成为星际物质。这些星际物质在适当的情况下可以 形成新的恒星、行星，或被其它恒星俘获，聚集成行星。 这就是行星中重元素的来源。
中子星的质量有个上限，大约为3~4 M⊙，超过这一极限 的中子星是不稳定的，会进一步塌缩形成黑洞。几十年前， 科学家们根据爱因斯坦广义相对论的理论研究，预言了一 种叫做黑洞的天体。黑洞是一种奇怪的天体。它的体积很 小，而密度却极大，每立方厘米就有几百亿吨甚至更高。 假如从黑洞上取来一粒米那样大的一块物质，就得用几万 艘万吨轮船一齐拖才能拖得动它。如果使地球变成一个黑 洞，其体积就象一个乒乓球。因为黑洞的密度大，所以它 的引力也特别强大。黑洞内部的所有物质，包括速度最大 的光都逃脱不了黑洞的巨大引力。不仅如此，它还能把周 围的光和其它的物质吸引过来。黑洞就象一个无底洞，任 何东西到了它那儿，就不用想再出来，给它命名黑洞是再 形象不过了。
白矮星的主要化学成分是高密度的碳和氧。那 么宇宙中硅、镁、铁等元素来自何方呢？它们 来自超大质量恒星的演化。如果一颗恒星，在 中心部分氢--氦热核反应终止，开始向红巨星演 变时，还有8 M⊙以上的太阳质量，那么它们会 发生更深层次的热核反应。这种超大质量恒星 内部，在塌缩时巨大的引力势能可把那里的温 度加热到6亿度以上，使用权碳发生聚合反应生 成氖和镁，这时进一步升高到10亿度，氖和氦 又合成镁。此反应导致温度再升到期15 亿度以 上，氧开始燃烧合成硫、硅等元素。然后，温 度进一步升到30 亿度以上，硅开始燃烧，并引 发成百上千种的核反应，最终生成铁。
弥漫于银河系中的星际物质（尘埃和气体，主要由氢和氦组成），在 万有引力的作用下聚集起来，形成星体。聚集过程中它们的引力势能 转化为热能，使原本很冷的物质温度升高，如果聚集成星体的物质很 多，多到相当于太阳质量或大于太阳质量，引力势能转化成的大量热 能可使星体内的温度升高到1000万度，从而点燃星体中的氢的聚变反 应。这时，一颗发光发热的恒星就诞生了。如果星体的质量小于0.1 M⊙，点燃不了氢的聚变反应，不可能是恒星，只能是行星。恒星中 氢燃烧生成氦的热核反应，大约可以维持100亿年，这时，恒星处在 一个长期稳定的时期，这个时期约占恒星寿命的99%。这样的恒星称 为主序星。我们的太阳就是处于主序星阶段的恒星，它的中心温度高 达1500万度，压强达到3×1016Pa，那里正进行着猛烈的热核反应， 太阳已经在主序星阶段燃烧了50亿年，目前正处在它的中年时期。
中子星的质量有个上限，大约为3~4 M⊙，超过这一极限 的中子星是不稳定的，会进一步塌缩形成黑洞。几十年前， 科学家们根据爱因斯坦广义相对论的理论研究，预言了一 种叫做黑洞的天体。黑洞是一种奇怪的天体。它的体积很 小，而密度却极大，每立方厘米就有几百亿吨甚至更高。 假如从黑洞上取来一粒米那样大的一块物质，就得用几万 艘万吨轮船一齐拖才能拖得动它。如果使地球变成一个黑 洞，其体积就象一个乒乓球。因为黑洞的密度大，所以它 的引力也特别强大。黑洞内部的所有物质，包括速度最大 的光都逃脱不了黑洞的巨大引力。不仅如此，它还能把周 围的光和其它的物质吸引过来。黑洞就象一个无底洞，任 何东西到了它那儿，就不用想再出来，给它命名黑洞是再 形象不过了。
白矮星的主要化学成分是高密度的碳和氧。那 么宇宙中硅、镁、铁等元素来自何方呢？它们 来自超大质量恒星的演化。如果一颗恒星，在 中心部分氢--氦热核反应终止，开始向红巨星演 变时，还有8 M⊙以上的太阳质量，那么它们会 发生更深层次的热核反应。这种超大质量恒星 内部，在塌缩时巨大的引力势能可把那里的温 度加热到6亿度以上，使用权碳发生聚合反应生 成氖和镁，这时进一步升高到10亿度，氖和氦 又合成镁。此反应导致温度再升到期15 亿度以 上，氧开始燃烧合成硫、硅等元素。然后，温 度进一步升到30 亿度以上，硅开始燃烧，并引 发成百上千种的核反应，最终生成铁。
弥漫于银河系中的星际物质（尘埃和气体，主要由氢和氦组成），在 万有引力的作用下聚集起来，形成星体。聚集过程中它们的引力势能 转化为热能，使原本很冷的物质温度升高，如果聚集成星体的物质很 多，多到相当于太阳质量或大于太阳质量，引力势能转化成的大量热 能可使星体内的温度升高到1000万度，从而点燃星体中的氢的聚变反 应。这时，一颗发光发热的恒星就诞生了。如果星体的质量小于0.1 M⊙，点燃不了氢的聚变反应，不可能是恒星，只能是行星。恒星中 氢燃烧生成氦的热核反应，大约可以维持100亿年，这时，恒星处在 一个长期稳定的时期，这个时期约占恒星寿命的99%。这样的恒星称 为主序星。我们的太阳就是处于主序星阶段的恒星，它的中心温度高 达1500万度，压强达到3×1016Pa，那里正进行着猛烈的热核反应， 太阳已经在主序星阶段燃烧了50亿年，目前正处在它的中年时期。
太阳系的形成和恒星的演化(PPT课件(初中科学)26张)
制作模型
把准备好的沙子分成三堆，分别制作太阳系形成三个阶段的模型： 1.圆盘状星云阶段。 2.早期太阳形成阶段。 3.行星形成阶段。
3.有关太阳系形成的其他学说
——至今已有五十多种
①康德—拉普拉斯星云说：
②灾变说：
灾变说认为地球等行星的物质是因为某种偶然的巨变（如另一颗恒星 接近太阳或与太阳相撞）而从太阳中分离出来的。
4．阅读材料，回答下列问题。 天文学家认为星云物质在某些条件下会形成原恒星，原恒星不断收缩，
内部温度和压力升到相当高，然后进入被称为主序星的稳定期。太阳目前 正处于主序星演变阶段，它主要由正、负电子和质子、氦的原子核组成。 维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应。在演变末期，太阳将离开主序星 阶段膨胀而转化为红巨星的演变阶段，然后塌陷为密度很大的白矮星，最 终将慢慢熄灭，变成一颗看不见的黑矮星，成为星云的一部分。 （1）地球只接受了太阳辐射能的二十二亿分之一，就使地面温暖、万物生
星云是由气体和尘埃物 质组成的巨大云雾状天体。
圆盘内的元素通过衰变释放能量，辐射升温，尘埃粒子 蒸发为气体，圆盘中心的气体倒塌收缩形成早期太阳。
③行星形成阶段：
星云是由气体和尘埃物 质组成的巨大云雾状天体。
剩余的星云物质进一步收缩演变，形成地球等行星。
星云学说推论的重要根据：
只有太阳和太阳系的行星形成 于同一个旋转的星云云盘，太阳的 自转方向和太阳系的行星的公转方 向才会一致；形成太阳系的行星的 物质来源于同一个扁平的星云云盘， 才导致太阳系的行星公转轨道几乎 位于同一平面上。
情境导入
同学们都知道这是一幅什么图片吧？
这就是我们生活的太 阳系，我们已经知道一些 关于太阳和太阳系八大行 星的相关知识，并且上一 节课我们也学习了关于宇 宙起源的知识。那么，大 家知道太阳系是怎样形成 的吗？
大质量恒星的演化
铁核开始坍缩
▪ 大质量恒星中心的Fe核开始坍缩
▪ Fe核的密度、温度和引力飞速上升 中心Fe 核电子简并为地球大小
▪ 当电子简并压也不能支持引力 Fe核继续坍 缩到 T >= 1010 K，密度 > 10吨/cm3
• 10 倍电子简并支持的白矮星的密度
铁核加速坍缩
▪ 热伽马射线光子 光致离解 Fe 原子核 消 耗中心核的巨额热能 加速Fe核坍缩
▪ He核不再简并，C和更重的元素可以平稳燃烧。 核心区核反应所产能量主要以对流方式向外传 输
主序阶段H燃烧：CNO循环
▪ 净反应: 12C + 41H + 2e- 12C + 4He + 2v + 7γ ▪ 大质量恒星主序阶段，在H聚变为He的反应中，
• C仅作为一种催化剂 • N和O只是中间反应产物
▪ 当氖枯竭 氧燃烧 + Ne、C、He、H壳层燃 烧+…
▪ 当氧枯竭 …
演化的大质量恒 星内部结构类似 洋葱
脉动变星 Pulsating variable stars
▪ 主序恒星是稳定的
▪ 但主序后恒星并非如此，周期性交替变大变小 ，视为脉动变星
▪ 造父变星（Cepheid variables）：最高质量最 亮的脉动变星
• 原型：Delta Cepheid • 周光关系：测量邻近星系的距离
▪ 天琴座RR星变星 （RR Lyrae variables）：不 稳定的HB星（小质量恒星）
大质量恒星有高速星风
▪ Eta Carinae （船底座7）
▪ M = 100Msun ▪ L = 3x106Lsun ▪ HST：抛射的尘埃云在膨
▪ He核质量连续增长，但不形成简并He核 在 H-R图上，没有加速攀升的 RGB 和 AGB 阶段
恒星的演化过程示意图
恒星的演化过程示意图
恒星的演化过程示意图
恒星的寿命取 决于它的质量
星云的气体和尘埃一 旦紧缩成一颗原恒星 时.一颗恒星就诞生了
恒星的燃料消耗殆尽 时，它就会膨胀变成
巨星或超巨星
巨星或超巨星
原恒星
质量最大的ห้องสมุดไป่ตู้星遗留物 会形成黑洞，即使光也 无法从黑洞中逃逸出来
巨星或超巨星可能爆 炸成为超新星
超新星
小型和中等恒 星会变成红巨 星，而后又会
变成白矮星
白矮星
耗尽能量后就 变成黑矮星
黑洞
遗留物会变 成中子星
黑矮星
中子星
恒星的演化过程示意图
恒星的寿命取 决于它的质量
星云的气体和尘埃一 旦紧缩成一颗原恒星 时.一颗恒星就诞生了
恒星的燃料消耗殆尽 时，它就会膨胀变成
巨星或超巨星
巨星或超巨星
原恒星
质量最大的ห้องสมุดไป่ตู้星遗留物 会形成黑洞，即使光也 无法从黑洞中逃逸出来
巨星或超巨星可能爆 炸成为超新星
超新星
小型和中等恒 星会变成红巨 星，而后又会
变成白矮星
白矮星
耗尽能量后就 变成黑矮星
黑洞
遗留物会变 成中子星
黑矮星
中子星
清华大学天文学导论-7大质量恒星的演化
• 例如 SN 1998bu
目前，每年发现大约数千颗
超新星的主要特征
光度： L～107-1010 L⊙
爆发能 E～1047-1052 ergs（其中中微子占99%， 动能占 1% ，可见光辐射占 0.01%） 膨胀速度 v～103-104 kms-1
产物：膨胀气壳（超新星遗迹）+ 致密天体 （中子星[脉冲星]或黑洞） • Ia型无致密残骸
超新星的爆发机制
Ia（热核）超新星：小质量双星系统中吸积白矮星的 C（He，O）爆燃 Ib/Ic, II型（核坍缩）超新星：大质量恒星的核坍缩
超新星1987A SN 1987A（II型）
1987.2.23爆发于银河系的一个小的伴星系大 麦哲伦云中( 距离160,000光年，靠近南天极) 望眼镜发明（~400年）以来第一颗肉眼发现 的超新星
W44
IC 443
3。恒星演化、超新星爆发与元素合成
宇宙元素丰度 Cosmic Abundance：各元素在 宇宙中的相对含量
宇宙原初元素(primordial elements)
宇宙原初元素：宇宙大爆炸后的早期只合成 了最轻的元素（宇宙大爆炸核合成）：H, He 和一些微量的元素 Li, Be, B
前身星：Sanduleak B3 I 兰超巨星： M~20M⊙ L~105L⊙ T~16,000K, R~40R⊙
SN1987A：光变曲线
自初闪100天连续增量到最亮约3等星 然后快速变暗
SN1987A的中微子探测
超新星爆发的大部分能量被中微子带走 → 中微子辐射能5×1053 ergs
386
393 837 ? 1006 1054 1181 1320？ 1572 1604 1667-1680？ 1987
目前，每年发现大约数千颗
超新星的主要特征
光度： L～107-1010 L⊙
爆发能 E～1047-1052 ergs（其中中微子占99%， 动能占 1% ，可见光辐射占 0.01%） 膨胀速度 v～103-104 kms-1
产物：膨胀气壳（超新星遗迹）+ 致密天体 （中子星[脉冲星]或黑洞） • Ia型无致密残骸
超新星的爆发机制
Ia（热核）超新星：小质量双星系统中吸积白矮星的 C（He，O）爆燃 Ib/Ic, II型（核坍缩）超新星：大质量恒星的核坍缩
超新星1987A SN 1987A（II型）
1987.2.23爆发于银河系的一个小的伴星系大 麦哲伦云中( 距离160,000光年，靠近南天极) 望眼镜发明（~400年）以来第一颗肉眼发现 的超新星
W44
IC 443
3。恒星演化、超新星爆发与元素合成
宇宙元素丰度 Cosmic Abundance：各元素在 宇宙中的相对含量
宇宙原初元素(primordial elements)
宇宙原初元素：宇宙大爆炸后的早期只合成 了最轻的元素（宇宙大爆炸核合成）：H, He 和一些微量的元素 Li, Be, B
前身星：Sanduleak B3 I 兰超巨星： M~20M⊙ L~105L⊙ T~16,000K, R~40R⊙
SN1987A：光变曲线
自初闪100天连续增量到最亮约3等星 然后快速变暗
SN1987A的中微子探测
超新星爆发的大部分能量被中微子带走 → 中微子辐射能5×1053 ergs
386
393 837 ? 1006 1054 1181 1320？ 1572 1604 1667-1680？ 1987
人教版高中地理选修一1.3《恒星的一生和宇宙的演化》ppt课件
2．比太阳更大的恒星最终将演化成( )
A、红巨星 B．白矮星
C．超新星 D．中子星或黑洞
D
3．进人成年的太阳大约可以稳定100亿年，再过＿＿＿年，太阳将进入晚年期，太 阳去将，逐最5渐后0亿演作化为成 一＿颗＿＿＿＿。＿它而将永再存活。跃10亿年，然后成为一颗＿＿＿，并在缓慢中死 4．有A关．白白矮矮红星星巨的是星说中法等不质正量确恒的星是演化的终( 点 )
太阳
以轻核聚变为主要能源的发展阶段－主序星
这些都是恒星，你认识吗？
红巨星
超新星
行星状星云
白矮星
中子星
黑洞
讨论： 这些恒星和太阳有什么不同？
红巨星：表面温度低，体积大，亮度高。 行星状星云：质量体积大，但亮度较暗。 超新星：亮光相当于十亿颗太阳 白矮星、中子星、黑洞：体积小、亮度低，但质量大、密度极高。
宇宙也像恒星一样，也有诞生，成长，死亡的时候。
读图，你能说一说恒星的一生吗？
恒星的一生 通过天文观测和发现逐步证实和完善了恒星的演化理论。
星际气体
收缩形成
原恒星
主序星
主序星
太阳 大恒星
红巨星 超红巨星
白矮星
暗矮星
超新星
中子星 黑洞
1．太阳最终将变成 ( )
B
A．红巨星 B．白矮星
C．超新星 D．中子星或黑洞
质量大寿命短，质量小寿命长
死路不只一条
小质量的恒星，默默的死去。
死路不只一条
大质量恒星，光辉的尾声。
大质 量恒 星的 尾声
大质量恒星的一生
红巨星
恒星 星 云
超新星 黑洞
中
50亿年.
太阳.
40亿年.
红巨星.