为什么恒星质量越大，寿命反而越短？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-07-28 04:45 标签： 质量越大寿命越短

先说答案：估计短于百万年数量级（比石器时代还短）。

Chandrasekhar老师曾经将恒星比喻为各种人：小质量恒星是穷人，花钱节俭；而大质量恒星是富二代，花钱大手大脚，很快便发现钱不够用了，走向穷途末路。。。

言归正传，在这里我默认恒星的寿命是指主序星的寿命。主序星定义为质量介于 0.08-120M_\odot的、以核合成为能源的天体（ M_\odot 表示太阳质量）。质量低于 0.08M_\odot 的天体无法依靠自身引力使氢点火；高于 60M_\odot 的天体内部的辐射压将超过物质压，令该恒星不稳定；高于 120M_\odot 的恒星会解体。

设主序星的质能转化效率相等，即 E=\alpha Mc^2\propto M 。观测表明，虽然主序星多种多样，但其光度粗略与恒星质量的四次方成正比：

而我们用爱因斯坦时标表示恒星寿命的数量级

亦即，主序星质量越大， 其寿命越短。在主序中，质量最大、光度最高的一类恒星是O型恒星，在这种超大质量区，其光度对质量的幂律已经趋近于 L\propto M 了，但这并不妨碍O型恒星的短寿命。详细的数值计算表明， 25M_\odot O型主序星的典型年龄为 7\times10^6\mathrm{yr} ，但若根据恒星年龄的变化规律（实际上大致满足指数规律），当恒星质量在 40M_\odot 时，她的寿命就降到 10^6\mathrm{yr} 了。

然鹅我必须指出……人类目前对 60M_\odot 以上的超大质量恒星的研究相当有限，超大质量恒星内部的对流、温度分布甚至化学组成都会影响其寿命；同时由于超大质量恒星的核心温度很高，她会进行重元素的核合成，这又给计算她的寿命蒙上了一层不确定性。所以，保守估计恒星最短寿命，应当略短于百万年数量级。

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