渐近巨星分支
恒星演化
当一颗恒星耗尽在核心进行核聚变反应以供应能量的氢,核心就会收缩并且使温度升高,造成恒星的外层膨胀和变冷,同时恒星的亮度会逐渐增加而成为一颗红巨星,导致在赫罗图上移动的轨迹移动至右上角。
最后,核心的温度一旦达到3x10 K,氦便会开始燃烧。氦在核心的燃烧终止了恒星表面温度的下降,并使亮度增加,因此恒星在赫罗图上的位置改为向左边移动,这是一个水平分支(对第二星族)或是红群聚(对第一星族)。当核心的氦燃烧结束之后,恒星在赫罗图上又将转向右并且向上移动,移动的路径几乎与早先成为红巨星的路径并列,因此称为渐近巨星分支。在这个演化阶段的恒星称为 AGB恒星 。
AGB阶段
AGB的阶段可以分为二个部分,早期AGB(E-AGB)和热胀缩AGB(TP-AGB)。在E-AGB的阶段,主要的能源来自于环绕在几乎都是碳和氧核心周围的氦壳层的燃烧。在这个阶段的恒星也将膨胀至巨大的体积而成为红巨星,直径将达到1天文单位。在氦壳层的燃烧结束之后,成为TP-AGB恒星。现在,恒星的能量来自外层更薄的氢壳层的燃烧,而其内是不具活性的氦壳层。但是,在之后的10,000至100,000年阶段,氦层会再度燃烧,而氢的燃烧会停止,这个过程称为氦闪,或是 热脉动 。由于这种脉动,只能持续数千年,材料从核心混杂入外面的壳层,改变了恒星的成分,因此称为 上翻 。由于这样的上翻过程,AGB恒星在光谱中可能显示S-过程的元素。在之后的 上翻 则可能导致碳星的形成
AGB恒星是典型的长周期变星,并且以恒星风的形式损失大量的质量,在AGB阶段的恒星可已流失50%至70%的质量。
AGB恒星的星周包层
AGB恒星大量的流失质量,意味着这种恒星有着大量的星周包层(CSE)环绕着。 假定AGB恒星的生命期平均是一百万年,同时物质外流的速度是10公里/秒,估计它的最大半径可以达到3×10 公里(30光年)。这是一个最大的数值,因为恒星风中的物质在如此大的半径上会和星际物质混合,并且还假设了星际气体和恒星之间没有速度上的差异。大多数令人感兴趣的动力学都发生在很靠近恒星处,恒星风的发出和质量的损失率都要在此处确定。但是,星周包层较外面层次呈现出化学上有趣的过程,并且由于它的大小和低光深度都使观测很容易进行。
星周包层的温度是由气体和尘埃被加热和冷却的程序来决定的,但是在半径上的距离会下降至2000–3000 K的光球层。由Kemper (2000)建议的AGB恒星星周包层外围的化学图形如下:
光球层:区域性的热力学平衡化学;
脉动的恒星包层:动荡的化学;
尘埃形成带;
化学的平静;
星际间的紫外线辐射和:分子的光致蜕变。
因为初始条件的差异,此时恒星会二分为富氧星或富碳星Template:Clarify me.在尘埃形成带内有所谓的难处理的元素(铁、硅、镁等)会从气体状态中结成为尘埃颗粒,新形成的尘埃将立即加入表面的活动。来自AGB恒星的恒星风是宇宙尘形成的场所,相信是宇宙中的尘埃的主要来源。
AGB恒星的恒星风往往也是迈射发射的场所,迈射的分子有SiO、H 2 O、and OH。
在这些恒星几乎失去了绝大部分的外壳之后,残留的只有核心的部分,它们会先变成短生命期的前行星云。AGB恒星外壳的最后结局被认为是成为行星状星云(PNe)。
参考资料
H. J. Habing, Hans Olofsson; Asymptotic Giant Branch Stars , Springer (2004). ISBN 0-387-00880-2.
相关条目
碳星
米拉
米拉变星
行星状星云
红巨星
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