恒星的“生”与“死”

3.恒星的“生”与“死”

举目仰望空天，点点繁星引人遐思，至为深刻的莫过于，宇宙的深远无尽和永恒不灭，然而那一颗颗闪烁的星星，果真永恒不灭吗？科学的答案是否定的，宇宙中形形色色的各种天体，包括和太阳一样发光发热的恒星，也是有它自己的“生命”历程的。

（1）恒星的诞生地

巴纳德星

银河系之外一个遥远而美丽的星系，代号M100，我们的银河系，与此十分相似，都是由千亿颗恒星组成的庞大天体集团。可以清楚地看到，整个星系像一个扁平的盘子—星系盘，盘中缠绕着几条光亮的“臂”，称为旋臂。在旋臂和旋臂之间，是一些暗弱的区域，科学分析表明，这里大多是炽热而高度电离的气体，其中气体压力很大，可以抵制气体在引力作用下的收缩倾向，所以这些区域不易形成恒星。而在旋臂中，气体的密度较大，离子、原子和尘埃颗粒之间的碰撞相当频繁，能有效地使气体“冷却”，并产生氢分子构成的气体云团—分子云。分子云的温度较低，通常仅为绝对温度10度左右，每一个云的质量相当于太阳的1000～10000倍。正是这些分子云的进一步碎裂和坍缩，导致一群群原始恒星的诞生。

作为原始恒星诞生地的星际云团，最有名的当属猎户星座中间“三星”下方称为“宝剑”处的一团云雾，这便是著名的“猎户大星云”，这其中有许多刚刚诞生不久的恒星和仍处于襁褓中的原恒星。“鹰状星云”M16，则是另一个著名的恒星诞生地。

巴纳德星

（2）恒星的诞生— 星卵

作为恒星诞生地的星际气体云团，十分稀薄而且温度极低，云团中与引力相抗衡的气体压力很弱，引力的作用，使得云团缓慢地收缩。

超新星爆炸产生的冲击波，或云团周围一些亮星向外喷射的高热气流称为“星风”，都会使云团中出现不均匀的密度分布，造成云团中出现多个密度中心，这些密度中心周围的气体，分别向这些中心收缩，形成一个个小云团。收缩过程中，小云团中心温度升高，旋转加快，密度越来越大，演变成中心有核，周围由盘状物质包围的形状，云团的表面温度一般为绝对温度2000～3000K。质量与太阳相仿，只发出红外辐射，不发射可见光，所以还只是恒星的胚胎，或形象地称之为“星卵”。

旋臂

不同大小的云团，演化快慢大不一样，像太阳这样典型大小的恒星，其处于星卵的状态大约要维持100万年，在此期间云团继续复杂的收缩过程，中心温度则持续升高，一直到超过100万度，在这种极高的温度下，将出现由氢原子核变成氦原子核的“核聚变”反应，这是恒星的根本特征，星球只有到了由核聚变反应而释放能量，才算是真正进入了“成年恒星”的阶段，也只有此时，才真正变得灿烂夺目。此时的恒星中心密度和温度都很高，巨大的气体压力，足以抵抗引力收缩，所以恒星也不再继续收缩了，恒星的性质变得十分稳定，就像我们的太阳一样，恒星一生中90%以上的时间，都处于这一阶段。

（3）恒星的壮年—从主序星到红巨星

恒星发光发热的源泉，是由氢原子核转变为氦原子核的核聚变反应，维持核反应的阶段就是恒星的壮年期，天文学上称为“主序星”阶段。质量不同的恒星维持核反应的时间大不一样，大质量恒星的核心温度更高，核反应消耗氢的速度，比小质量恒星快得多，因此其生命历程相对来说要短得多，比如像10个太阳质量那样大的恒星，只能维持1000万年左右的生命，而太阳却能维持100亿年。

云团

太阳这样大小的恒星，是宇宙中最为典型的，它们生命中80%～90%的时间，都处在稳定的主序阶段，当中心的氢逐渐燃烧完后，一颗恒星的生命，就接近尾声了。此时星体核心会迅速收缩，相反地，外层的氢却开始燃烧，并迅速膨胀，这是恒星生命中一个十分有趣的阶段，星体的体积大大增加，比如太阳这样的恒星会膨胀数百倍，膨胀的结果，导致恒星表面温度下降，颜色变红，同时其表面亮度却会大大增强，天文学上习惯于将光度（即恒星的本质亮度）大的天体称为“巨星”，因此这一阶段的恒星的典型特征，就是“红巨星”。相对而言，“红巨星”阶段是很短暂的，此后由于核心的收缩导致温度进一步升高，而引发氦原子核聚变为碳原子核的反应，以及此后一系列更为复杂的核聚变反应，恒星快速地走向死亡。

（4）恒星走向死亡

恒星走向死亡的途径，因其质量的不同，而有很大的不同，像太阳这种中等质量的星体，其死亡是比较“温和”的，在红巨星阶段之后，恒星的外壳一直向外膨胀，核心则持续收缩，发出紫外光或X射线，高能射线激发外层气体发出荧光，形成美丽的行星状星云。外壳气体逐渐消散在星际空间，成为下一代恒星的原料，而中心部分在收缩到一定程度后，停止了一切核反应过程，变成一颗冷却了的、密度却极大的白矮星，其中1个方糖大小的物质，重量可与一辆卡车相当。

红巨星

质量较大的恒星走向死亡的途径，往往是十分壮烈的，通常质量大于太阳8倍以上的星球，不会平静地演化为白矮星，而是引发一场震天动地的大爆炸，星体的亮度突然增亮几十倍甚至几百倍，这就是所谓的超新星爆发，星体粉身碎骨，核心遗留下来两种特殊形态的天体—中子星或黑洞。中子星的质量和太阳差不多，但半径只有10千米左右，可见其密度比白矮星高得多了。超新星爆炸后，如果残留的核心质量仍较大，则会形成密度更为惊人的黑洞，任何物质甚至连光线都无法逃脱它强大的引力场，我们无法直接看到它，这也正是其名为“黑”的由来。

红巨星

（5）恒星的“生死循环”

正如动、植物的死亡，将成为下一代生命的原料一样，恒星的死亡，也都有一个共同的特征，即将其本体中的大量物质，抛射到星际空间中，这些物质逐渐弥漫在宇宙空间中，以气体或尘埃的形式，成为新一代恒星的原材料。同时正是在恒星的演化过程中，通过核聚变，形成了许多构成生命所必需的重元素，这些重元素在恒星死亡后，弥散在宇宙空间中，才有可能导致像人这类生命的诞生。