简短的回答是:大质量恒星有更多的燃料,但它们也燃烧得更热。

虽然我们没有看到很多恒星死亡,但我们可以根据我们对它们工作方式的了解,对它们的寿命进行很好的估计。

与人类的寿命相比,恒星的寿命非常长。你的高曾曾祖父母看到的星星和你今晚看到的一样(如果天气晴朗的话)。

我们的生命是以岁月来衡量的。恒星的寿命以百万年计。即使恒星时间尺度巨大,仍然有可能知道恒星是如何诞生、生存和死亡的。

由于引力因素,恒星质量是决定恒星形状的重要因素。事实上,恒星的所有其他方面,如亮度、温度、大小、密度等,都可以用恒星的一个基本属性:质量来解释。

恒星的光度、温度、大小等也与恒星的成分有细微的关系,但由于恒星的主要成分是氢和氦,所以恒星的质量是最重要的量。

质量与光度关系

恒星会经历的阶段以及每个阶段持续的时间也取决于质量(与成分有点关系,这里忽略)。大质量恒星比小质量恒星演化得更快。

我们可以用压缩气体的基本原理来解释光度和质量的关系(这里不讨论)。质量的轻微增加会大大增加恒星的光度。

恒星发光是因为它们核心的核聚变反应。它们越亮,它们的核心发生的反应就越多。大质量恒星的寿命比普通的小恒星短,因为尽管它们有更多的氢用于核反应,但它们消耗燃料的速度要快得多。

大质量恒星类似于几十年前油箱大的耗油汽车,而小恒星类似于今天省油的小型经济型汽车。

如何计算恒星寿命

这是一个简单的计算:寿命=燃料量/消耗率。如果您的汽车有一个15加仑的油箱,并且在高速公路上每小时消耗2加仑,那么您的汽车可以行驶15加仑/(每小时2加仑)=7.5小时。

也是明星。核聚变所用的燃料量与恒星最初通过核反应产生能量时的总质量成正比,因此燃料量=k×初始质量。

消耗率就是恒星的光度,所以恒星作为主序星存在的时间=k×初始质量/光度。

如果一颗恒星的质量和光度是相对于太阳的单位,那么这颗恒星的寿命是:

恒星寿命

我们知道太阳会存在100亿年,然后它的核心运行出氢(10第10年)。

为了通过流体静力平衡保持稳定,恒星的光度随着质量的增加而增加,比率为:(恒星质量)的p次方。指数p的值在3和4之间变化。

p=3对于稀有大质量恒星(M*>30M),p=4对于更常见的低质量恒星(M*<10M),其中M是太阳质量。

我们可以使用质量-光度关系来计算恒星的寿命(仅基于其初始质量)。寿命是:

恒星寿命

记住,这里恒星的质量是以太阳质量为单位的。