恒星演化论（二）

恒星演化论（二）

低质量恒星的演化终点并未直接观察到。宇宙的年龄被认为是一百多亿年，不足以使得这些恒星耗尽核心的氢，而且当前的理论都是基于计算机模型。

一些恒星会在核心进行氦聚变，产生一个极其不稳定和不平衡的反应，以及强烈的太阳风。在这种情况下，恒星通常不会爆发产生行星状星云，而只会耗尽燃料产生红矮星。

不过，小于O.5倍太阳质量的恒星甚至在氢耗尽之后都不会在核心产生氦反应。像比邻星这样的红矮星的寿命往往长达数千亿年，在核心的反应终止之后，红矮星在电磁波的红外线和微波波段暗淡下去。

达到红巨星阶段时，O.4到3.4太阳质量恒星的外壳会向外膨胀，核心向内压缩，产生将氦聚变成碳的核反应。聚变会重新产生能量，缓解恒星的死亡过程。对于太阳大小的恒星，此过程约持续十亿年。

氦燃烧对温度十分敏感，造成很大的不稳定。巨大的波动会使得外壳获得足够的动能脱离恒星，成为行星状星云。行星状星云中心留下的核心会逐渐冷却，成为小白矮星，通常具有0.6倍太阳质量，只有一个地球大小。

在重力和电子互斥力平衡时，白矮星是比较稳定的。在没有能量来源的情况下，恒星在漫长的岁月中释放出剩余的能量，逐渐暗淡下去。释放完能量的白矮星会成为黑矮星，但是目前宇宙的年龄不足以使这样的星体存在。

在同时形成的双星或者多星系统中，恒星际质量交流可能改变演化过程。由于一部分质量被其他恒星获得，系统中质量较大的恒星的红巨星阶段演化通常会被加速，而质量较小的恒星会吸收一部分红巨星的质量，在主星序停留更长时间。例如，天狼星的伴星就是一颗年老的一个太阳质量的白矮星，但是天狼星是一颗大约2.3个太阳质量的主序星。

倘若白矮星的质量超出钱德拉塞卡极限，电子互斥力会不足以抵抗引力，而会继续坍缩下去。这会造成恒星向外抛出外壳，也就是超新星爆发，标记着恒星的死亡。即，不会有大于1.4倍太阳质量的白矮星。

在超出5倍太阳质量的恒星的外壳膨胀成为红超巨星之后，其核心被重力压缩，温度和密度的上升会触发一系列聚变反应。这些聚变反应会生成越来越重的元素，产生的能量可以延缓恒星的坍缩。

最终，聚变逐步到达元素周期表的下层，硅开始聚合成铁。此前，恒星通过这些核聚变获得能量，但是铁无法通过聚变释放能量，相反，铁聚变需要吸收能量。这会造成没有能量来对抗重力，而核心会立刻产生坍缩。

恒星演化的下一步演化机制并不明确，不过这会在几分之一秒内造成一次剧烈的超新星爆发，和轻于铁的元素同时被抛出的中微子形成一个冲击波，在被抛出的物质吸收后，就会形成一些比铁重的放射性元素，其中最重的是铀。如果没有超新星爆发，比铁重的元素不会存在。

中微子冲击波继续将被抛出的物质推出，被抛出的物质可能和彗星带碰撞，形成新的恒星、行星和卫星，或者成为各种天体。

现代科学尚未明确超新星爆发的机制，以及恒星残骸的成分，但已知有两种可能的演化终点：中子星和黑洞。

在一些超新星之中，电子被压入原子核，和质子结合成为中子。原子核互相排斥的电磁力消失之后，恒星成为一团密集的中子。这样的恒星被叫做中子星。

中子星的大小不超过一个大城市，极其致密。由于大部分角动量残留在恒星中，它们的自转会极快，有些甚至达到每秒钟600转。恒星的辐射通常会被磁场局限在磁轴附近，而随恒星旋转。倘若磁轴在自转中会对准地球，那么在地球上每次自转过程中都可能观测到一次恒星的辐射。这种中子星被称为脉冲星，是最早被发现的中子星。

被普遍承认的是，并非所有超新星都会形成中子星。如果恒星质量足够大，那么连中子也会被压碎，直到恒星的半径小于史瓦西半径，就成为一个黑洞。