恒星的演化.ppt
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宇宙、地球的起源与演化
2.
太阳在银河系中的运动
太阳 银河系众多恒星中的一员,位于银 盘中心平面(银道面)附近和一条旋臂的 内缘 太阳的运动 与银河系其他恒星和星云, 以及星际物质一样,绕银核做旋转运动 银河年 银河系内的恒星和星云,以及 星际物质绕银核做旋转运动一周所需时 间为2.5×108-83×108y
二.星系运动和总星系
恒星的演化恒星的演化?原恒星收缩的气体团不发射可见光?主序星恒星出现的连续条带代表相对稳定的主要演化序列?红巨星表面温度低但光度质量很大?红超巨星恒星中心收缩外壳膨胀超新星爆发?超新星爆发恒星中心热核反应出现铁元素恒星内核向中心猛烈塌缩释放惊人能量恒星外壳爆炸使光度瞬间增至上亿倍?致密星恒星塌缩为密度高体积小的恒星残骸?p3726恒星的结局恒星的结局he燃烧合成conemgssi抛出外壳红巨星小于3个太阳白矮星冷却黑矮星310个太阳质量核炸超新星大于10个太阳质量内炸超新星中子星脉冲星r10kmv增大黑洞22恒星演化黑洞
宇宙也会衰老
哥白尼原理
宇宙中没有任何一点具有优越性， 宇宙中没有任何一点具有优越性，所有 的位置都是平权的。 的位置都是平权的。 有限的无边宇宙没有中心。 有限的无边宇宙没有中心。
第二节 恒星演化与太阳 系形成
2-2 恒星演化\银河系和恒星的演 恒星演化\ 化.flv
一．星系的起源
星云说 宇宙空间充满密度极低的星际气体和 尘埃物质, 尘埃物质 , 在自引力下逐渐聚集成许多大型星 系云,然后在星云系内形成大量恒星, 系云,然后在星云系内形成大量恒星,而形成星 恒星演化\太阳系的形成. 系.2-2 恒星演化\太阳系的形成.flv 超密说 强调宇宙大爆炸过程中抛出大量的超 高密物质块，每个块形成一个星系。 高密物质块，每个块形成一个星系。超密块爆 发从核心在向四周演化， 发从核心在向四周演化，星系核心为残留的超 密块，爆发作用尚未停息。 密块，爆发作用尚未停息。
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
地理科学ppt
East China Normal University
恒星“移到”主序后，内部温度高到足以发 生热核反应的程度→热核反应代替引力收缩 成为主要能源→温度升高，热运动加快，恒 星膨胀，排斥力足以同引力相抗衡→恒星停 止收缩，长期稳定依靠热核反应进行辐射。 一颗恒星在主序中的时间，占去其“生命” 的大半辈子；且在主序上逗留的时间，取决 于其质量的大小→质量愈大,引力愈强→它 必须维持较高的温度和较久的辐射功率以与 引力收缩抗衡→它的氢燃料消耗更快，寿命 更短。
M=m+5-5lgd （2-4） 只要测定恒星的绝对星等，便可求知该星的 距离。
East China Normal University
201 -5 、 恒星的多样性
单星:一般的星是单个存在的，双星： 有的星是成双成对存在的，星团： 较小空间里有物理联系的恒星集 团。
变星：恒星的光度发生明显的、周期 性的变化，新星：亮度在很短的 时间内突然剧增、然后又缓慢减 弱的叫新星，超新星：爆发规模 特别大的叫超新星。 巨星：非常大的星，超巨星：温度低 很明亮，体积很大，白矮星：温 度高、体积小 脉冲星：有规律发出射电脉冲信号， 中子星：脉冲星物理实质，由大 量中子组成。
202 -3、 河外星系
河外星系：除银河之外的星系称为 河外星系 星系群：一些相互邻近的星系。
星系团：比星系群更加盘大的星系 群叫星系团。
总星系：现有观测工具所能涉及到 的全部宇宙空间和所有星系。
East China Normal University
202 -4 、宇宙
哲学宇宙
201 -5 、 恒星的演化
现代天体物理学最大的成就之一就是 基本上说明了恒星演化和元素演化两个重 要问题。
《太阳系的形成和恒星的演化》PPT
子星
C.红巨星 恒星 白矮星 黑洞
D.黑矮星 白矮星 红巨星 中子星
4.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
5.星系的运动特点不包括（D ） A.所有的星系都在离我们远去 B.星系离我们越远，它的退行 速度越快
C.星系间的距离在不断扩大 D.宇宙中的星系都以地球为中 心向外运动
第二节
太阳系的形成与恒星的演化
人类认识太阳系的历程
１.最早用肉眼观测到的是金星、水星、火星、木 星和土星。
２.公元１６０９年，意大利科学家伽利略发明了 天文望远镜后，人们才撩开太阳系神秘的面纱．
３.１７８１年，英国科学家威廉赫歇耳发现了天 王星．
４.１８４６年法国的勒维耶与英国的亚当斯发现 了海王星．
Hale Waihona Puke 结论：太阳系的八大行星绕太阳公转方 向和太阳自转方向一致，九大行星绕 太阳公转的平面大多接近同一平面。
这些行星公转的特点如果与 太阳系形成有关，就可以作 为推论太阳系形成的依据。
“康德——拉普拉斯星云说”
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 进一步收缩演化，形成地球等行星。
5 白矮星
6 暗矮星
可以维持100 亿年，现已步
入中年
太阳的晚年 期，可停留10
亿年
体积极小，密 完全“熄灭”，
度很高
看不见、永存
A
大质量 恒星
大质量恒星的演化
B
超红巨星 A
超新星 B
C1
C2 C1 中子星
黑洞 C2
巩固与练习
1.红巨星、中子星、白矮星等各类“恒
B 星”体积的大小排序正确的是（ ）
恒星的演变
(4) 水平支 (horizontal branch) H-R图：恒星向左下方移动至 水平支 内部过程： 核心He （壳层H）燃烧 →Rc↑ →Tc↓ →R↓ →T↑
(5) 渐进巨星支 (asymptotic giant branch) H-R图：恒星向右上方再次 攀升成为红超巨星 内部过程： 核心He枯竭（CO核） →R c↓ →Tc↑ →壳层He和H燃烧 →L↑ R↑ T↓
A Massive Star at The End of Its Life
核坍缩与超新星爆发
核心核反应停止 R c↓Tc↑ Fe核光致离解 4He光致离解 e- + p → n + νe 能量损失→ Pe↓ R c↓→Tc↑ 星核坍缩 当ρc =ρnu，核坍缩停止 →激波反弹 →壳层抛射 →II型超新星爆发 →中子星
产物：
膨胀气壳（超新星遗迹）+ 致 密天体（中子星或黑洞）
SN 1998aq in the galaxy NGC 3982
历史超新星
爆发时间 (AD) 光度极大星等 185 ? -8 393 -1 837 ? 1006 1054 1181 1572 1604 1680 1987 -8 ? -10 -5 -1 -4 -3 5? +2.9 发现者 中国天文学家 中国天文学家 中国天文学家 中/阿天文学家 中/日天文学家 中/日天文学家 Tycho Brahe Kepler John lamsteed Ian Shelton 遗迹 RCW 86 IC 443 SN 1006 Crab Nebula 3C 58 Tycho Kepler Cas A SN 1987A
第三章 恒星的演化
§3.1 主序星的演化 §3.2 恒星主序后的演化 §3.3 恒星演化的观测证据
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？
恒星的演化阶段
体和尘埃。 原恒星：星云受到相邻超新星爆发所产生冲击波的影响而收缩，温度上升，但温度还不足以启动热核反应， 因而收缩的气体团不发光。 主序星：原恒星核部温度上升，核部氢燃烧引起热核反应，标志着恒星正式产生，并进入漫长演化时期。 红巨星（超巨星）：恒星中心10%氢燃料耗尽，主序星阶段结束，恒星核部收缩，核部密度加大，温度升高， 促使恒星外壳体积膨胀，密度变稀，成为表面温度很低但光度很大的红巨星或超巨星（小质量恒星演变为红 巨星；大质量恒星演变为超巨星）。50亿年后，太阳也将变成红巨星，其直径为现在的250倍，在直径扩张 过程中，太阳的辐射热量将使地球上的任何生物都无法生存，这是真正世界末日来临之时。 超新星：恒星从中心开始冷却，由于温度下降，整个星体没有足够的热量抗衡中心引力，使整个星体向中心 坍缩，同时释放出惊人的能量，导致恒星外壳发生爆炸，并使光度瞬间剧增上亿倍。超新星爆发后，原有的 恒星顷刻塌缩为体积小而密度极高的致密星。 致密星分为三种不同类型，小质量恒星（小于1.4个太阳质量）演变为的致密星称为白矮星，白矮星内部的 核能已经枯竭，只能靠辐射热量发光，白矮星有几十亿年寿命，一旦白矮星的热能耗尽，不再辐射可见光， 称为黑矮星。质量较大的恒星经历超新星爆发后残存的质量如达到太阳质量的1.5—2倍，形成中子星，中子 星靠辐射热量发光，但辐射强度大于白矮星，因而热能消耗经白矮星更快，寿命小于10亿年。质量更大的恒 星经历超新星爆发后残存的质量如达到太阳质量的2—3倍，形成黑洞，黑洞的密度和质量巨大（黑洞中，1 厘米半径球体的质量相当于地球的全部质量），所有物质和光线只能被吸入，而无法逃逸出去。
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
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行星状星云
白矮星
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5
三、质量较大恒星的一生
星际云或其中的星云 → 主序星 → 红巨星 → 新星或超新星（演变时的爆炸） → 中子星（脉冲星、冷却发光发热） → 黑矮星（不发光、发热）
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6
四、大质量恒星的一生
星际云或其中的星云 → 主序星 → 红巨星 → 新星或超新星（正在爆炸）
白矮星
白矮星的体积小、亮度低，但 质量大、密度极高。它的密度在1000万吨/ 米3左右。白矮星是一颗已死亡的恒星，中 心的热核反应已停止 。
中子星
质量约是太阳4－10倍的恒星在超新星 爆炸的过程，遗留下来的核心变成一颗体积 很小，质量却很大的中子星，由中子构成， 密度为水的1014倍，仅1cm3的质量就有全 球人类那么重，直径仅为30km。
超红巨星 新的小恒星
大恒星
超红巨星
超新星
中子星 黑洞
Hale Waihona Puke 2020/2/10新的小恒星 11
超新星爆发是导致一部分恒星 诞生的直接动力。
超新星爆发是宇宙中生命的摇 篮。
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12
发 展 阶以 段氢 －核 主聚 序变 星为
主 要 能 源 的
红巨星
红巨星极为 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。
星际气体 收缩形成 原恒星
主序星
太阳 红巨星 白矮星 暗矮星
主序星 大恒星
超红巨星
中子星 超新星
黑洞
1、太阳最终将变成 ( B ) A．红巨星 B．黑矮星 C．超新星 D．中子星或黑洞
2、比太阳更大的恒星最终将演化成( D ) A.红巨星 B．白矮星 C．超新星 D．中子星或黑洞
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2020/2/10
3
太阳的未来
1
1 成年的太阳
2 3
2、3、4 红巨星
4
5 白矮星
6 5
6 黑矮星
可以维持100 亿年，现已步
入中年
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太阳的晚年 期，可停留10
亿年
体积极小，密 完全“熄灭”，
度很高
看不见、永存
4
你能将太阳的一生按时间顺序排列吗？
红巨星
行星状星云
白矮星
太阳
太阳
红巨星
21
5、有关白矮星的说法不正确的是 ( D ) A、白矮星是中等质量恒星演化的终点 B、白矮星在银河系中随处可见 C、它的质量越大，半径就越小 D、150亿年前宇宙创生和第一批恒星出
现以来，恐怕还没有一个白矮星形成
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超 新 星
超新星是恒星在死亡前的一次大爆发， 所释放的能量，发出的亮光相当于十亿颗太 阳。每一颗恒星一生之中最多只可能发生一 次。
黑洞
黑洞会把附近所有的物质都吸进去，就连 光线也会被吞没，所以我们是看不见黑洞的。但 是我们可以从邻近恒星的物质被吸入黑洞时的情 形，证明黑洞的存在。
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。
20
3、进人成年的太阳大约可以稳定100亿年， 再过＿＿＿4＿0亿年，太阳将进入晚年期，太阳将 逐渐演化成＿＿＿红＿巨。星它将再活跃10亿年，然
后成为一颗＿＿＿白＿矮，星并在缓慢中死去，最后 作为一颗＿＿＿＿。黑矮星
4、在宇宙中，密度最大的是
A、铂
B．白矮星
C、暗矮星 D．中子星
( D)
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1
一、形成中的恒星和主序星
1、恒星的前身是星际云或其中 的一片星云。
2、主序星是处于稳定时期的恒 星， 内部进行着氢核聚变为氦核的 热核反应。
3、现在的太阳就是一颗主序星， 太阳上的热核反应可持续100亿年。
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2
二、质量较小恒星（如太阳）的一生
星际云或其中的星云 → 主序星（氢核的聚变） → 红巨星（氦核的聚变） → 白矮星（冷却发光发热） → 黑矮星（不发光、发热）
→ 黑洞（密度极高、引力极大）
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A
C1
大质量 恒星
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B
C2
超红巨星 A
超新星 B
C1 中子星
黑洞 C2
大质量恒星的演化
8
大质量恒星的一生
红巨星
超新星
恒星 星 云
黑洞
中子星
读图，你能说一说恒星的一生吗？
你能将大恒星的一生按时间顺序排列吗？
大恒星
中子星
超新星 黑洞