你知道嗎?為什麼AGB星在赫茲普朗–拉塞爾圖中如此特別?

在星際空間的演變過程中,AGB星即漸近巨星分支是恆星演化階段的一部分,專門給予中低質量恆星(約0.5至8倍太陽質量)的重要地位。這些恆星在生命末期的演變過程,使它們在赫茲普朗–拉塞爾圖中顯得格外耀眼。

AGB星通常顯示為明亮的紅巨星,其光度可達到太陽的數千倍。其內部結構由一個主要由碳和氧組成的惰性核心、正在進行氦融合的氦殼層以及正在進行氫融合的氫殼層組成。

當一顆恆星的核心氫燃料耗盡時,核心會開始收縮,並加熱,導致外層迅速膨脹並冷卻,形成紅巨星。這個過程使得AGB星在赫茲普朗–拉塞爾圖上,向右上方移動,最終形成它獨特的天文學路徑。

隨著恆星的核心溫度達到約3×108 K,氦融合的過程開始。此時恆星的冷卻和光度增加會停滯,它將向下和左側移動,形成所謂的水平支或藍環。當氦燃燒完全後,恆星的路徑又將再次向右和向上移動,朝向AGB星的階段。

AGB階段的進一步劃分為早期AGB(E-AGB)和熱脈衝AGB(TP-AGB)。在E-AGB階段,主要的能量來源是圍繞著碳和氧核心的氦融合。在此階段,恆星會膨脹至巨星程度,半徑可達約一個天文單位。

一旦氦殼的燃料耗盡,TP-AGB階段隨之開始。此時恆星所需的能量來自於氫在薄殼中的融合。這一過程會導致氦殼的瞬時爆炸,稱為氦殼閃光,推動星體的光度瞬時飆升,並在數年內急劇減少。

這種氦閃光會導致恆星的膨脹和冷卻,並引發強烈的對流,為後期的星際化學反應鋪平道路。首先,從核心地區混合至外層的物質稱為「攪拌」,這一過程將普遍影響AGB星的光譜特徵。

此外,AGB星的質量損失令它們周圍纏繞著一層豐富的星際圍繞物,這樣的圍繞物可能形成高達30光年的氣體雲。這一過程在恆星生命的不同階段中,成為宇宙塵埃生成的重要源泉。

在AGB星的外圍,低密度的化學反應使得該區域的化學特性隨著距離的增加而變化。隨著材料擴張和冷卻,最初的反應趨向於熱力學平衡,當密度下降到某一程度后,動力學效應會占主導地位,許多反應也變得不再可能。

AGB星的最終命運通常以行星狀星雲(PNe)為結尾,這是在燒盡的恒星核心中形成的。驚人的是,物理樣本如預太陽珍珠顆粒曾在實驗室中進行分析,證明了這些恆星在宇宙中的影響力及其化學奇特性。

你是否曾經想過,AGB星的演化過程將如何影響整個宇宙的化學組成與結構呢?

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