漸近支

漸近支

漸近支(asymptotic branch giant),紅巨星發展的第二個階段稱為“漸近支”階段,漸近巨星支是低質量到中質量(0.6-10太陽質量)恆星演化末期的一個階段,名字來自演化時在赫羅圖中所在的區域是低中質量的恆星。當一顆恆星耗盡核心的氫之後,核心會收縮併使溫度上升,造成恆星的外層氣體膨漲但溫度下降。而恆星的光度大增,成為一顆紅巨星,隨之帶領恆星進入赫羅圖右上角的區域。

基本概述

太陽太陽

與大多數恆星一樣,太陽處在向內的引力和向外的壓力(由核反應產生的熱量維持)穩定的既定平衡狀態。這種平衡是自我調節的。太陽收縮一點,其中心密度和溫度會上升,使核反應加速,產生的更多熱量會讓太陽向外膨脹。稍許的膨脹會使中心略微冷卻,使核反應產生的能量減少,導致太陽收縮。所以太陽能保持平衡狀態。
但在幾億年之後,平衡會稍稍有所偏移。隨著氫巨變成,太陽核心區域的氫會減少。氦是惰性氣體,因此核心處必須收縮,變得更熱,以維繫聚變反應。

氦元素基本耗盡之後,太陽殘留的是類似白矮星的核心,由碳和氧組成。同時,太陽的外層會再度膨脹並冷卻,太陽又成為了紅巨星

白矮星-內部結構模型圖白矮星-內部結構模型圖

天文學家將第二個紅巨星階段稱為“漸近支”階段,這是由其在赫羅圖上的位置而得名的。太陽再度成為了地球星體存在的威脅。在第二個紅巨星階段,它要經歷數次能量的大規模輸出 ——氦閃,這會導致為期約10000年的體積脈動。顯然可能的是,地球在脈動中可能會被直接吞入,而還來不及螺鏇而入並被完全毀滅。

演化過程

漸近支漸近支

漸近巨星支是低質量到中質量(0.6-10太陽質量)恆星演化末期的一個階段,名字來自演化時在赫羅圖中所在的區域是低中質量的恆星。當一顆恆星耗盡核心的氫之後,核心會收縮併使溫度上升,造成恆星的外層氣體膨漲但溫度下降。而恆星的光度大增,成為一顆紅巨星,隨之帶領恆星進入赫羅圖右上角的區域。
最後,一旦核心的溫度達到3x108K,氦便會開始燃燒。氦在核心的燃燒終止了恆星表面溫度的下降,並使亮度增加,因此恆星在赫羅圖上的位置改為向左邊移動,這是一個水平分支(對第二星族)或是紅群聚(對第一星族)。當核心的氦燃燒結束之後,恆星在赫羅圖上又將轉向右並且向上移動,移動的路徑幾乎與早先成為紅巨星的路徑並列,因此稱為漸近巨星分支。在這個演化階段的恆星稱為AGB恆星。AGB恆星在天文物理上是非常重要的,因為她們能產生大量的塵粒,並且也是成為行星狀星雲的前兆。
AGB的階段可以分為二個部分,早期AGB(E-AGB)和熱脹縮AGB(TP-AGB)。在E-AGB的階段,主要的能源來自於環繞在幾乎都是碳和氧核心周圍的氦殼層的燃燒。在這個階段的恆星也將膨脹至巨大的體積而成為紅巨星,直徑將達到1天文單位。在氦殼層的燃燒結束之後,成為TP-AGB恆星。現在,恆星的能量來自外層更薄的氫殼層的燃燒,而其內是不具活性的氦殼層。雖然,在經歷10,000至100,000年的週期之後,氦會再度燃燒,而氫的燃燒會停止,這個過程稱為氦閃。由於這些氦閃,只持續數千年,材料從核心溷雜入外面的殼層,改變了恆星的成分,因此稱為疏浚過程。由於這樣的疏浚過程,AGB恆星在光譜中可能顯示S-過程的元素。在之後的疏浚過程則可能導致碳星的形成。
AGB恆星是典型的長週期變星,並且以恆星風的形式損失大量的質量,在AGB階段的恆星可已流失50%至70%的質量。來自AGB恆星的恆星風是形成宇宙塵和宇宙中塵埃的主要來源。AGB恆星的恆星風也是邁射發射的場所,邁射的分子有SiO、H2O、andOH。
在這些恆星機乎失去了絕大部分的外殼之後,殘留的只有核心的部分,它們會先變成短生命期的原行星狀星雲,然後成為行星狀星雲。

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