第26章 史蒂文森2－18 (4/5)

氢和氦：占星风质量的90%以上；

重元素：碳、氧、氮等，占10%左右——这些是恒星内部核反应的产物。

2.2

质量损失的加速度：为什么会越来越快？

史蒂文森2-18的质量损失率并非恒定，而是呈现指数增长趋势：

第一阶段（主序星时期）：年质量损失率约10^-8倍太阳质量；

第二阶段（红超巨星初期）：增至10^-7倍太阳质量；

当前阶段：达到10^-6倍太阳质量——每100万年损失一个太阳质量。

这种加速源于：

核心收缩：随着核心氦燃料减少，引力增强，进一步压缩碳氧核，加热外壳；

辐射压增强：核心聚变产生的辐射压增大，推动外壳物质向外逃逸；

星风反馈：高速星风带走角动量，让恒星自转减慢，进一步增强星风。

2.3

质量损失悖论：为何体积反而增大？

直觉上，质量损失应该让恒星收缩，但史蒂文森2-18却在的同时。这个悖论的答案在于引力与压力的平衡：

引力减弱：质量减少直接削弱了核心对外的引力；

压力变化：外层物质的加热导致压力增加，抵消了引力减弱的影响；

对流增强：质量损失让对流更加剧烈，将更多能量带到表面，导致进一步膨胀。

三、未来演化：超新星爆发的倒计时

史蒂文森2-18的最终命运是ii型超新星爆发。根据其质量和演化阶段，天文学家预测了它的死亡时间表。

3.1

碳聚变启动：内部核爆炸的开始

当核心温度达到2亿k时，碳氧核将开始碳聚变：

反应过程：碳-12聚变成氖-20和镁-24，释放出巨大能量；

能量释放：碳聚变产生的能量是氦聚变的10倍以上；

时间尺度：碳聚变阶段仅持续约1000年——相比恒星的整体寿命（2000万年），这只是一瞬间。

碳聚变的启动将是史蒂文森2-18演化的转折点——从此刻起，它的命运已经注定要爆发为超新星。

3.2

核心坍缩：超新星爆发的触发机制

碳聚变结束后，核心将继续收缩升温，依次点燃更重元素的聚变：

氖聚变：氖聚变成氧和镁；

氧聚变：氧聚变成硅和硫；

硅聚变：硅聚变成铁和镍。

当核心形成铁镍核时，聚变停止——铁的聚变需要吸收能量而非释放能量。核心在引力作用下急剧坍缩，形成中子星或黑洞，并释放出强烈的中微子爆发。

中微子爆发将加热恒星外壳，引发剧烈的反弹冲击波，将外壳炸散——这就是我们观测到的超新星爆发。

3.3

爆发时间预测：千年还是百万年？

根据恒星演化模型，史蒂文森2-18的碳聚变将在未来10万到100万年内启动。一旦碳聚变开始，整个演化过程将加速：

碳聚变阶段：约1000年；

后续聚变阶段：几千到几万年；

最终爆发：可能在10万年内发生。

这意味着，史蒂文森2-18可能已成为银河系内下一个即将爆发的超新星——天文学家正在密切监测它的状态变化。

四、宇宙影响：超新星爆发的星际烟花

当史蒂文森2-18最终爆发为超新星时，它将成为银河系内最明亮的天体之一，对周围星际介质产生深远影响。