恆星的生死歷程

恆星的誕生地

銀河系之外一個遙遠而美麗的星系，代號M100，我們的銀河系與此十分相似，都是由千億顆恆星組成的龐大天體集團。可以清楚地看到整個星系像一個扁平的盤子－星系盤，盤中纏繞著幾條光亮的"臂"，稱為旋臂。

在旋臂和旋臂之間，是一些闇弱的區域，科學分析表明，這裡大多是熾熱而高度電離的氣體，其中氣體壓力很大，可以抵制氣體在引力作用下的收縮傾向，所以這些區域不易形成恆星。而在旋臂中，氣體的密度較大，離子、原子和塵埃顆粒之間的碰撞相當頻繁，能有效地使氣體"冷卻"，並產生氫分子構成的氣體雲團─分子雲。分子雲的溫度較低，通常僅為絕對溫度10度左右，每一個雲的質量大約相當於太陽的1000到10000倍。正是這些分子雲的進一步碎裂和坍縮導致一群一群原始恆星的誕生。

作為原始恆星誕生地的星際雲團，最有名的當屬獵戶星座，這其中有許多剛剛誕生不久的恆星和仍處於襁褓中的原恆星。鷹狀星雲M16則是另一個著名的恆星誕生地。

恆星的誕生－星卵

作為恆星誕生地的星際氣體雲團十分稀薄而且溫度極低，雲團中與引力相抗衡的氣體壓力很弱，引力的作用使得雲團緩慢地收縮。超新星爆炸產生的衝擊波或雲團周圍一些亮星向外噴射的高熱氣流（稱為"星風"）都會使雲團中出現不均勻的密度分布，造成雲團中出現多個密度中心，這些密度中心周圍的氣體分別向這些中心收縮，形成一個個小雲團。收縮過程中，小雲團中心溫度升高，旋轉加快，密度越來越大，演變成中心有核，周圍由盤狀物質包圍的形狀，雲團的表面溫度一般為絕對溫度2000－3000度，質量與太陽相彷，只發出紅外輻射，不發射可見光，所以還只是恆星的胚胎，或形象地稱之為"星卵"。

不同大小的雲團演化快慢大不一樣，像太陽這樣典型大小的恆星，其處於星卵的狀態的大約要維持100萬年，在此期間雲團繼續複雜的收縮過程，中心溫度則持續升高，一直到超過100萬度，在這種極高的溫度下將出現由氫原子核變成氦原子核的"核融合"反應，這是恆星的根本特徵，星球只有到了能由核融合反應而釋放能量，才算是真正進入了"成年恆星"的階段，也只有此時才真正變得燦爛奪目。此時的恆星中心密度和溫度都很高，巨大的氣體壓力足以抵抗引力收縮，所以恆星也不再繼續收縮了，恆星的性質變得十分穩定，就像我們的太陽一樣，恆星一生中90％以上的時間都處於這一階段。

恆星的壯年－從主序星到紅巨星

恆星發光發熱的源泉是由氫原子核轉變為氦原子核的核融合反應，維持核反應的階段就是恆星的壯年期，天文學上稱為"主序星"階段。質量不同的恆星維持核反應的時間大不一樣，大質量恆星的核心溫度更高，核反應消耗氫的速度比小質量恆星快得多，因此其生命歷程相對來說要短得多，比如像10個太陽質量那樣大的恆星只能維持一千萬年左右的生命，而太陽卻能維持100億年。

太陽這樣大小的恆星是宇宙中最為典型的，它們生命中80％－90％的時間都處在穩定的主序階段，當中心的氫逐漸燃燒完後，一顆恆星的生命就接近尾聲了。此時星體核心會迅速收縮，相反地，外層的氫卻開始燃燒並迅速膨脹，這是恆星生命中一個十分有趣的階段，星體的體積大大增加，比如太陽這樣的恆星會膨脹數百倍，膨脹的結果導致恆星表面溫度下降，顏色變紅，同時其表面亮度卻會大大增強，天文學上習慣於將光度（即恆星的本質亮度）大的天體稱為"巨星"，因此這一階段的恆星的典型特徵就是"紅巨星"相對而言，"紅巨星"階段是很短暫的，此後由於核心的收縮導致溫度進一步升高而引發氦原子核融合為碳原子核的反應以及此後一系列更為複雜的核融合反應，恆星快速地走向死亡。

恆星走向死亡引發大爆炸

恆星走向死亡的途徑因其質量的不同而有很大的不同，像太陽這種中等質量的星體其死亡是比較"溫和"的，在紅巨星階段之後，恆星的外殼一直向外膨脹，核心則持續收縮，發出紫外光或X射線，高能射線激發外層氣體發出熒光，形成美麗的行星狀星雲。外殼氣體逐漸消散在星際空間，成為下一代恆星的原料，而中心部分在收縮到一定程度後，停止了一切核反應過程，變成一顆冷卻了的、密度卻極大的白矮星，其中1個方糖大小的物質，重量可與一輛卡車相當。

質量較大的恆星走向死亡的途徑往往是十分壯烈的，通常質量大於太陽8倍以上的星球，不會平靜地演化為白矮星，而是引發一場震天動地的大爆炸，星體的亮度突然增亮幾十倍甚至幾百倍，這就是所謂的超新星爆發，星體粉身碎骨，核心遺留下來兩種特殊形態的天體－中子星或黑洞。中子星的質量和太陽差不多，但半徑只有10公里左右，可見其密度更比白矮星高得多了。超新星爆炸後，如果殘留的核心質量仍較大，則會形成密度更為驚人的黑洞，任何物質甚至連光線都無法逃脫它強大的引力場，我們無法直接看到它，這也正是其名為"黑"的由來。

恆星的生死循環

正如動、植物的死亡將成為下一代生命的原料一樣，恆星的死亡也都有一個共同的特徵，即將其本體中的大量物質拋射到星際空間中，這些物質逐漸瀰漫在宇宙空間中，以氣體或塵埃的形式成為新一代恆星的原材料。同時正是在恆星的演化過程中通過核融合形成了許多構成生命所必需的重元素，這些重元素在恆星死亡後瀰散在宇宙空間中，才有可能導致像人這種生命的誕生。
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