恒星生命的奇幻漂流

从气体云到燃烧的烈焰，再到巨大的爆炸，恒星的一生强烈而暴戾，不曾停歇。

人的生命有始有终，恒星也一样，要经过漫长岁月的洗礼，在茫茫宇宙中完成属于它们的生命轮回。那么，恒星究竟是如何产生的，它们如何成长，又会怎样走向消亡呢？请随我们一同去看看恒星生命的奇幻漂流。

恒星究竟是由什么构成的？

等离子体是固体、液体和气体之外物质的第四种状态，恒星就是一个巨大的等离子体球。恒星里那些等离子体是气体加热而产生的，当原子失去电子，产生出带正电荷的离子和自由电子的混合物，这就是等离子体。一颗恒星质量是惊人的，以太阳为例，它的质量占整个太阳系的99%，是地球质量的30万倍以上。

恒星如何诞生的？

当你在黑夜中仰望天空，看上去似乎大部分的地方都是空着的，但是实际上星与星之间的空间里存在着许多气体分子，构成这些气体分子的最重要元素就是氢。这些分子可以在宇宙中无止境地漂流。一些区域的气体量比别处更多，当这些“分子云”变得足够密集，就能够产生足够的引力，将气体分子聚集在一起，形成一个团块。

这种现象有时候是由于随机运动而发生的，但有时是由附近的某个事件而触发的。如果一颗恒星走到生命尽头，发生爆炸，那么爆炸所产生的冲击波就能够将分子推到一起，产生这种团块现象。一颗星的死亡为另一个星的诞生撒下了种子，这大概就是星星生命的延续。

当气体团块在引力作用下变得越来越致密，这些气体的温度就会随气压的升高而上升。这就像往自行车里打气，充进去的气越多，里面的气压越大，气体温度越高。不过，恒星中的气压可不是车胎里气压所能比拟的，那里的气压大到极致，甚至能够让一个密集的等离子体球变成一个核反应堆，从中释放出大量的能量。

恒星的能量来自哪里？

当形成恒星的气体越来越紧密，那里就会变得特别热，足够产生等离子体，开始逐渐闪耀出微弱的光芒。这些组成恒星的基本材料在数百数千年的时间中不断浓缩，那片区域的温度和气压也变得越来越高。像太阳这样的恒星，其中心温度可以很容易地达到1000万摄氏度，在这种条件下，就会发生核聚变。

聚变中较轻的元素结合起来，形成稍重的元素。典型的恒星核反应会将氢原子核变成一个更为复杂的原子核，形成一个相对更重的元素——氦（第二轻的元素）。当离子之间非常接近的时候，就会出现一种强力，超越它们正电荷之间的电斥力，把它们彼此推到一起。

然而，即便在恒星核心高温高压的环境下，离子仍然很难压得足够近，无法产生足够强的强核力。实际上，除了强核力，恒星还依靠一种奇特的量子效应——遂穿，遂穿是指离子这样的量子粒子能够顺利穿透一个具有排斥性的障碍，仿佛那里什么都没有一样，然后让离子之间足够近，能够发生核聚变。这一过程会在核聚变反应过程中产生一股巨大能量，氢弹的破坏性影响也是以此为能量之源。

这种能量中的一部分变成热量被释放出来，一部分成为光能散发出去，光中的光子开始从恒星这个大球中寻找出路往外冲。但是这些光子会被另外一部分等离子所吸收，然后晚些时候再次发散出去，所以光从恒星的核心散发出来会花费几百万年的时间。从恒星中散发出的能量特别大，拿太阳来说，它释放了大约4×1018亿瓦特光能，其中只有8.9×108亿瓦特到达地球。尽管这只占太阳输出总能量的一分钟的量，但是也比人类目前所使用的总能量多出数千倍来。

太阳是典型的恒星吗？

太阳和那些闪烁微亮光芒的星星看起来非常不同，但这只是距离问题而已。除了太阳之外，距离我们最近的恒星是比邻星，它与我们的距离比太阳与地球的距离要远25万倍。尽管用肉眼乍一看所有的恒星长得都差不多，但它们彼此之间颜色和亮度都不一样。用天文术语来说，太阳是一颗黄色的矮星。这令人很疑惑，太阳看起来并不是黄色的，而且怎么能说占了太阳系99%的庞然大物是个“矮子”呢？实际上太阳是白色的，说它颜色为黄色是因为白光中偏蓝的部分透过大气层时被散射掉了，变成了我们头顶的蓝天，从而使得我们接收到的阳光偏黄。而之所以称它矮星，是在拿它与其他更大的巨星相比。从亮度上来说，太阳能够跻身银河系恒星中前10%。

和许多其他恒星一样，太阳也是一颗主序星。在星空赫罗图上，自左上角到右下角沿对角线的一条窄带，大多数主序星集中分布在这条窄带上，这条对角线被称为主星序，主星序上的恒星都是矮星，颜色从黄色到蓝色不等。根据这些星在主星序上的位置，用字母给这些星标号，顺序很奇怪，分别为O、B、S、F、G、K、M，O级星最热，M级最冷。太阳是颗G级星，比较靠中间范围。

太阳上的氢都用完后会怎样？

作为一颗恒星，太阳将氢转化为氦，它自身变得更热了。因为氦比氢占用的空间更少，所以太阳的核心就能够继续收缩，在此过程中产生更多的热量。这会使它在主星序上的地位逐渐上升。太阳已经存在了45亿年，在此期间他的亮度已经提升了30%，而它总共会在主星序上待100亿年。在太阳变得更热，地球被晒得无法居住之前，我们可能还有20～30亿年时间好好享受温暖舒适的阳光。

当恒星核心大部分的氢消耗殆尽，它就不能再待在主星序上了。和那些星星一样，太阳也会经历这样的变化：变成一个红巨星（通常是橙色的），最后体积变得比现在大200多倍。当太阳核心氢渐渐消耗殆尽，就会发生坍缩，坍缩过程中会产生大量能量，将恒星的表层向外推出去。整颗恒星仍旧会以氢聚变产生的能量来维持运行，但是由于它的外壳变大了，其表面的温度就会降低，颜色也会变得更红。预计太阳停留在红巨星阶段的时间约为10亿年。

然后会发生什么？

当大部分的氢被耗尽，太阳上将会发生氦聚变，会出现一种非常快的氦闪过程（这一过程发生在太阳内部，我们无法观测），在此过程中会释放大量能量，太阳中10%的氦会一下子转化为碳。

在接下来的1亿年中，太阳将会把剩余的氦燃烧干净，其核心会再度坍缩，放出能量，大部分外壳会整个被冲击波推出去。那些外壳层会在恒星残余部分的周围形成一个发光的气体云团——行星状星云。这个时候，太阳剩余部分的核心仍然会比之前太阳表面的温度更高，在行星状星云的中间，太阳剩余的部分会形成一颗小型的白矮星，大概只有地球的大小。在这一阶段，不会再发生聚变，因此恒星在接下来的几十亿年中会越来越黯淡。最后，太阳会变成一颗黑矮星，几乎无法放出任何光来。但现在整个宇宙都还不存在任何黑矮星，因为宇宙的诞生并不久，还没有足够的时间让恒星走到这一步。

比太阳大的恒星如何变化？

最亮的O级主序星和B级恒星与太阳的演化路线并不一致。通常说来，这些恒星只有数万年到数亿年不等的寿命，比太阳来说要短得多。因为它们的引力更大，所以它们燃烧核心处氢的速度更快，也就更快形成红超巨星。这些恒星核心的氢一旦耗尽，就会立即开始氦聚变。氦聚变所产生的产物不仅有碳，还包含一些更重的元素，甚至可以到达铁元素的程度，铁元素无法再进行聚变。到了这个时候，恒星的铁核心坍缩，最终发生一次巨大的爆炸，成为一颗超新星。

我们能在地球上

   观测到超新星吗？

超新星爆发会产生巨大的光。过去距离太远根本看不到的星，突然变得可见了，就像是天空中一颗新生的星星。超新星爆炸特别明亮，甚至在大白天都能看得到。随着超新星逐渐消退，恒星的残骸会变成一个巨大的漩涡，也就是星云，其中，最著名的星云就是蟹状星云。地球上可以清楚看到超新星爆炸，公元1054年中国古代天文学家曾对这次超新星爆炸的奇观进行了记录。现在，我们运用高科技的望远镜甚至能够观测到银河系外的星系中发生的超新星爆炸。

出现超新星后又会怎样？

在超新星爆炸的过程中，恒星的外部部分被一种特别强烈的冲击波所炸开，在这一过程中比铁更重的铜、金等元素都能够产生。而恒星内部参与的部分会继续坍缩，形成一个中子星（完全由中子构成的及其致密的星体）或者一个黑洞。

我们能在天空中看到

   不同阶段的恒星吗？

我们能够在天空中观测到大部分种类的恒星类型，但是黑矮星除外。矮星是银河系中最常见的恒星，除此之外，我们也能够看到一些红巨星，比如金牛座的毕宿五，以及猎户座参宿七这样的超巨星。

不过，中子星和黑洞是不能直接看见的，但是我们可以根据一些相关的现象效果观测它们。中子星通常会快速旋转，并发射出灯塔般的光束，我们将看到的闪烁源叫做脉冲星。而黑洞的存在可以通过它周围的物质来进行判断，当它吞噬坍缩的恒星时，会释放出大量的辐射。最难发现的是褐矮星，这是一种介于木星这样的气态行星和恒星之间的一种星体。它们不够大，无法触发核聚变，所以它们只能靠收缩来释放热量，发出微弱的光。从本质上来说，这是一种“发育不良”的恒星。