紅巨星的神秘構造

紅巨星是一顆恆星度過漫長的青壯年期，也就是主序星階段，步入老年期時的一種狀態。也就是說，紅巨星是恆星燃燒到後期所經歷的一個較短的不穩定的階段。至於這個不穩定階段持續的時間長短，取決於恆星質量的不同。一般來說需要數百萬年，這個時間段與恆星幾十億年甚至上百億年的穩定期相比還是非常短暫的。恆星處於紅巨星時，它的表面溫度相對很低，但是其亮度會非常高。因為此時它們的體積非常巨大，在著名的赫羅圖上，紅巨星被看作是巨大的非主序星，其光譜屬於K或M型，同時之所以被稱為紅巨星，一方面是因為它的顏色很紅，另一方面是因為它的體積巨大。

在赫羅圖中我們可以很明顯地看到，紅巨星的分布區域處在主星序區的右上方的一個相對密集的區域內，幾乎是呈水平走向的。恆星一般是依靠它們內部的熱核聚變而熊熊燃燒。核聚變的結果就是把每四個氫原子結合成一個氦原子核，從而釋放出大量的原子能，形成巨大的輻射呀。如果是處於主星序階段的恆星，其核聚變主要會發生在它們的核心部分，這個時候輻射壓與它們自身的壓力相平衡。這會導致恆星內部氫的燃燒消耗極快，中心會慢慢地形成氦核，而且會不斷地增大。隨著時間的推移，這些會和周圍的氫變得越來越少，中心核產生的能量將不足以維持其輻射平衡。一旦這個平衡被打破，引力就會立刻佔據上風。有著氦核和氫外殼的恆星在引力作用下會有收縮坍塌的危險，這種收縮坍塌會使得密度增大和溫度急劇升高，那麼此時氫的燃燒也會向周圍的一個隔層里推進。

恆星演化的過程大致是內核收縮、外殼膨脹，燃燒殼層內部的氦核向內收縮，同時溫度升高。而此時的恆星外殼則會因為向外膨脹不斷變冷，導致其表面溫度急速下降。這個過程會持續將近十萬年的時間，在這個過程當中，恆星會迅速膨脹，最終變為紅巨星。氦聚變只有一個結局，那就是在中心形成一顆白矮星，大部分紅巨星的核心都是一個未聚變完的氦。這些紅巨星的能量是由氦核外的氫燃燒包層提供的，它們在圖上構成了紅巨星的大部分分支。

另外一些紅巨星的核心是碳，以及一些更重的元素。外部則是在燃燒的氦包層和氫包層，這就是我們在圖上看到的水平漸近巨星分支。紅巨星從廣義上來講，包括氫燃燒到一定程度離開主星序的所有的大光度的恆星，這一類的紅巨星位於赫羅圖的右方或者是右上方，這歸屬於巨星支或者是超巨星之的一種分類。當然總的來說紅巨星是一種演化晚期的恆星。也就是說紅巨星是天文學家們研究恆星演化進程的一個重要分支，所以多一些對紅巨星的了解就更加有利於人們對恆星的研究

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