主序星后演化
当恒星耗尽其核心的氢时，它会离开主序，并经历一系列快速的结构变化，膨胀成巨星，并按照主要由其质量决定的顺序点燃更重的燃料。
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Definition
主序星后演化是指恒星在核心氢耗尽后所经历的一系列结构和核燃烧阶段，从巨星分支到其最终残骸。
Scope
本主题涵盖了核心氢耗尽后的亚巨星和红巨星阶段、壳层燃烧和核心收缩、低质量恒星中的氦闪以及水平分支、具有强烈质量损失的热脉冲渐近巨星分支，以及低、中、高质量恒星的不同演化和最终归宿。
Core questions
- 当恒星核心的氢耗尽时会发生什么？
- 为什么恒星在离开主序后会膨胀成巨星？
- 随着恒星年龄的增长，氦和更重的元素是如何被点燃的？
- 恒星的质量如何决定其主序星后演化路径和最终状态？
Key concepts
- 红巨星分支
- 壳层燃烧
- 氦闪
- 水平分支
- 渐近巨星分支
- 恒星质量损失
- 行星状星云
Key theories
- 壳层燃烧和巨星分支
- 核心氢耗尽后，惰性氦核收缩并升温，同时氢燃烧在其周围的壳层中继续进行；包层膨胀并冷却，使恒星沿红巨星分支上升，随后氦壳层和氢壳层燃烧驱动渐近巨星分支。
- 恒星质量依赖的命运
- 低质量恒星在简并闪光中点燃氦，并在渐近巨星分支和行星状星云抛射后以白矮星结束，而大质量恒星则通过连续燃烧更重的燃料直至铁，最终以核心坍缩结束，因此初始质量决定了整个晚期演化。
Mechanisms
当核心氢耗尽时，核心收缩并升温，同时在其周围形成一个氢燃烧壳层；由此产生的能量和结构调整使包层膨胀成一个凉爽、明亮的巨星。持续的核心收缩最终会点燃氦，在大质量恒星中还会点燃更重的元素，而巨星分支上强烈的恒星风会剥离包层，为最终的残骸奠定基础。
Clinical relevance
主序星后恒星在古老星族的光谱中占主导地位，通过质量损失和超新星驱动星系的化学富集，产生行星状星云以及水平分支及以外的标准烛光脉动变星，并决定哪些恒星会留下白矮星、中子星或黑洞。
History
20世纪中叶，施瓦茨希尔德、霍伊尔等人的数值模型追溯了恒星离开主序的路径，而巨星分支、水平分支和渐近巨星分支演化的详细阶段则通过伊本及其合作者自20世纪60年代以来的有影响力的计算得以描绘。
Key figures
- Martin Schwarzschild
- Icko Iben
- Allan Sandage
- Fred Hoyle
Related topics
Seminal works
- kippenhahn2012
- iben1991
Frequently asked questions
- 为什么恒星会变成红巨星？
- 当核心的氢耗尽时，它会收缩并升温，从而加剧其周围壳层中的燃烧；额外的能量和恒星的调整导致外层包层极度膨胀和冷却，因此恒星变得巨大、明亮且呈红色。
- 太阳会以超新星的形式爆炸吗？
- 不会，太阳的质量太低了；它会膨胀成红巨星，以行星状星云的形式失去其外层，并留下一个白矮星，而只有质量远超约八个太阳质量的恒星才会以核心坍缩超新星的形式结束生命。