晴朗的夜晚,抬头望向天空可以看到繁星闪烁,其实这些闪烁的星星大部分是恒星,我们最熟悉的太阳就是一颗恒星。虽然它们镶嵌在空中看起来平静而美丽,但是恒星的一生却是不平凡的。


天空中的星星,也就是恒星,可以用“不计其数”这个词来形容,我们肉眼看到的也只是一小部分,那么这些数量极其庞大的恒星是从何而来的呢?它们又将到何处去?
近代的康德和拉普拉斯提出了“星云说”来解释太阳系的形成,“星云说”认为太阳系内的天体诞生于原始星云中。这一假说为人们研究恒星起源提供了很大启发。

经过英国天文学家金斯对星际云不稳定性的开创性研究,以及后来的天文学家们的努力,现代的恒星形成理论逐渐形成和完善,并得到了大量观测证据的支持。目前的恒星形成理论指出,恒星诞生于分子云中。



分子云是星云的一种。星云是对几类由弥散的星际气体和尘埃组成的天体的统称,它们广泛存在于银河系和其他星系中。
分子云具有巨大的尺度,典型的直径约为几十至数百光年,因此尽管分子云很稀薄,它仍然拥有很大的质量,通常足以制造上万个太阳这样的恒星。分子云被称为恒星的“育婴室”,年轻的恒星在其中诞生,并经历了最初阶段的演化。
产生恒星的基本条件是氢气、引力和漫长的时间。起初,星云中的一小块氢气受热后开始升温,进而引起星云中的其他物质开始发热、升温并发光。尘埃和气体在万有引力的作用下开始聚集,形成巨大的漩涡。


经过数十万年,星云的密度会不断增大,并会形成盘状漩涡,直径超过太阳系。而位于中心的气体,在重力的不断挤压下,形成具有超高密度和温度的球体。随着压力不断增大,巨大的气柱从中心喷射而出,喷射的气柱直径达几光年,而核心的部分,就是年轻的恒星。
引力作用持续而强烈,气体和灰尘颗粒被不断吸入,并相互挤压,产生了越来越多的热量。
未来几十万年的时间里,年轻的恒星经挤压将变得更亮更热,温度会达到1500万摄氏度。一些气体原子在高温下会发生聚变而释放出更大的能量,经过这些聚变反应,产物会通过相互作用与气体、尘埃等形成更加清晰的球体,一颗恒星就这样诞生了。
新生的恒星有不同的大小,直径最小的不到太阳直径的一半,最大的可达20多倍的太阳直径;它们还有不同的颜色,从红到蓝。这些不同的特性,取决于恒星形成时所聚集的物质多少。
如果恒星形成时聚集的物质更多,最终形成的恒星质量和体积就会更大,恒星的表面温度也会更高,因此会辐射波长更短的光而呈现偏蓝的颜色;反之,小质量的恒星表面温度通常更低,辐射出的光线中属于长波成分的红色更多,因此看上去偏红。


氢核聚变为氦核的热核反应持续不断地发生。由于核反应产生的巨大的辐射能使恒星内部压力增强到足以和引力相抗衡,恒星进入一个相对稳定的时期,达到完全的流体静力学平衡状态,这个时期的恒星称为主序星。
我们来看一张天文学中很重要的图---赫罗图。图的横坐标是横行的颜色(或者温度),纵坐标是星等(或者光度)。天文学家将大量的不同恒星按照这两个特征画在一张赫罗图上,发现大部分恒星落在斜对角的一个条带上,也就是图中标示的“主星序”。

天文学家的研究表明,每一颗恒星都要经历主序阶段;由于主序阶段在恒星一生中所占的时间最长,因此我们一眼望去,大部分恒星都处在主序阶段。
理论计算表明,太阳在主序阶段大约会停留100亿年的时间。而太阳形成于大约46亿年前,所以它正处于壮年时期。


主序星通过热核反应持续产生使它发光发热的能量。我们地球上的生物得以生存,归根结底也得益于太阳内核持续稳定的热核反应,因为太阳提供了适宜生物生存的温度和人类所需的能源。当一颗恒星内核的氢被热核反应消耗完时,它便行将就木,即将走到生命的终点。




恒星末期的演化,是由恒星的质量决定的。不同质量的恒星最终将“分道扬镳”
质量较小的恒星在主序阶段结束后,核心的氢被用完,产生了一个氦的内核,氦内核向内收缩,使核心得到加热,由于内外部加热速度不同等一系列复杂的变化,最终导致恒星原来的稳定状态被打破,恒星发生剧烈膨胀。
恒星扩张到较外部的部分首先被冷却,恒星的表面温度降低了,这时,恒星变得比原来更红了。这时的恒星演化成为了红巨星。

以太阳为例,大约50亿年后,太阳将成为一颗红巨星,那时太阳会变大到现在的100倍,地球也会被太阳吞噬。

红巨星内部发生一系列复杂的变化,它的核心讲不断收缩,密度越来越大,最终成为一颗体积很小、温度很高的天体——白矮星。

原来恒星外部的壳层逐渐膨胀,最终会与中心的白矮星脱离,扩展到周围的空间中。这些气体物质被中心炽热的白矮星电离,从而可以被我们观测到。由于人们最初在望远镜中看到这些弥散物质很像行星,因此称之为行星状星云。
行星状星云还会继续膨胀,最终被完全吹散,只剩下核心的白矮星。而白矮星失去了能量来源,只能日益黯淡,成为不再发光的黑矮星。

质量较大的恒星在主序阶段结束后,会经历内核燃烧的过程,并膨胀成为红超巨星。质量更大的恒星内核中会产生的新元素,新元素不断燃烧,不断变化,最终直到内核变成铁为止。


此时的恒星再也无力支撑自身的引力,以极快的速度向内坍缩,结果是宇宙中谣言的奇观——超新星爆发。

超新星爆发释放巨大的能量,在爆发的瞬间,超新星的光度可以与整个星系的光度相比,天空中就像突然出现了一颗明亮的星星一样。在超新星爆发后,原来恒星的外层物质被抛到周围的宇宙空间中,成为弥散的气体星云,而中心则产生一个致密天体——中子星或者黑洞。




中子星是一种由中子组成的天体,密度极高,它的直径只有约10千米,但质量却和太阳相当。黑洞则是宇宙中最致密的天体,连光都无法逃脱它引力的束缚。
这是一张恒星生命周期图,从这张图中我们就能看出一颗恒星从诞生到死亡所经历的全过程。

有证据表明:我们的太阳系很有可能就诞生于大质量恒星死亡后的遗迹里。恒星诞生于星尘之中,终将归于星尘当中去。面对浩瀚无垠的宇宙,人类只有意识到了自身的渺小,才有可能变得伟大。

