漸近巨星支

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,核心會收縮並使溫度上升,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。

簡介

漸近巨星(AGB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。
漸近巨星分支是赫羅圖上低質量至中質量恆星在演化時聚集的區域。在恆星演化周期中,這是所有中低質量恆星(0.6-10太陽質量)末期階段的生活。
在觀測上,一顆漸近巨星分支(AGB)恆星看起來像是一顆紅巨星。它內部構造的特點是在中央是由一個不活躍的碳和氧核心,外面是正在將氦融合成碳(氦燃燒)的氦層,再外面則是將氫融合成氦(氫燃燒)的殼層,還有大量與一般正常恆星類似的物質組成的外殼。

漸近巨星分支的恆星演化

(1)當一顆恆星耗盡核心進行核聚變反應已供應能量的核心就會收縮並且使溫度升高,造成恆星的外層膨脹和變冷,同時恆星的亮度會逐漸增加成為一顆紅巨星,導致在赫羅圖上移動的軌跡移動至右上角。(橙色的線)
(2)最後,核心的溫度一旦達到3×10K,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)。
(3)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階段
AGB的階段可以分為二個部分,早期AGB(E-AGB)和熱脹縮AGB(TP-AGB)。
(1) E-AGB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(1天文距離單位(AU)=1.495978707×10^11米(億)= 149,600,000公里= 92,960,000英里= 490,800,000,000英尺)。
(2)在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。但是,在之後的10,000至100,000階段,會再度燃燒,而氫的燃燒會停止,這個過程稱為氦閃,或是熱脈動。由於這種脈動,只能持續數千年,材料從核心混雜入外面的殼層,改變了恆星的成分,因此稱為上翻由於這樣的上翻過程,AGB恆星光譜中可能顯示S-過程的元素(如C(α,n)O可能發生,作為s過程的中子源)。在之後的上翻則可能導致碳星的形成
AGB恆星是典型的長周期變星,並且以恆星風的形式損失大量的質量,在AGB階段的恆星可以流失50%至70%的質量
AGB恆星的星周包層
AGB恆星大量的流失質量,意味著這種恆星著大量的星周包層(CSE)環繞著。假定AGB恆星的生命期平均是一百萬年,同時物質外流的速度是10公里/秒,估計它的最大半徑可以達到3×10千米(30光年)。這是一個最大的數值,因為恆星風中的物質在如此大的半徑上會和星際物質混合,並且還假設了星際氣體和恆星之間沒有速度上的差異。大多數令人感興趣的動力學都發生在很靠近恆星,恆星風的發出和質量的損失率都要在此處確定。但是,星周包層較外面層次呈現出有趣的化學過程,並且由於它的尺度大小和較低的光深度都使觀測很容易進行
星周包層的溫度是由氣體和塵埃被加熱和冷卻的性質來決定的,但是在半徑上的距離會下降至2000–3000 K的光球層。由Kemper (2000)建議的AGB恆星星周包層外圍的化學圖形如下:
(1)光球層:區域性的熱力學平衡化學;
(2)脈動的恆星包層:動盪的化學;
(3)塵埃形成區;
(4)化學的平靜;
(5)星際間的紫外線輻射和分子的光致蛻變-複雜的化學。
因為初始條件的差異,此時恆星會二分為富氧星或富碳星。在塵埃形成帶內有難熔金屬(鐵、矽、鎂等)會從氣體狀態中結成為塵埃顆粒,新形成的塵埃將立即加入表面的活動。來自AGB恆星的恆星風是宇宙塵形成的場所,相信是宇宙中的塵埃的主要來源。
AGB恆星的恆星風往往也是脈澤發射的場所,脈澤發射的分子有SiO、H2O、and OH。
當這些恆星幾乎失去了絕大部分的外殼之後,殘留的只有核心的部分,它們會進一步變成短生命的前行星星雲。AGB恆星外殼的最後結局被認為是行星狀星雲(PNe)。

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