恒星的一生

恒星的一生

在无月的晴夜里，繁星满天，除了屈指可数的几个行星外，它们都是恒星。恒星是由炽热气

体组成的，能够自身发光的球形或类似球形的天体。同自然界一切事物一样，恒星经历着从

发生、发展到衰亡和转化的过程。概括地说，恒星的一生大体上是这样度过的:

一、恒星的诞生

在星际空间普遍存在着极其稀薄的物质，它们大都成弥散态，构成星云。星云在空间的分布

并不是均匀的，通常是成块地出现。星云里3/4质量的物质是氢，处于电中性或电离态，其

余的是氦以及极少数比氦更重的元素。在星云的某些区域还存在分子，如氢分子、一氧化碳

分子等。如果星云里包含的物质达到了足够多的程度，那么它在动力学上就变的非常不稳定。在外界扰动和星云自引力的双重影响下，星云就会向内收缩并分裂成较小的团块，经过多次

的分裂和收缩，逐渐在团块中心形成了致密的核。在收缩过程中，引力势能转化为热能，内

部温度升高并辐射能量，当核区的温度升高到氢核聚变反应可以进行时，一颗新恒星就诞生了。星云质量越大，收缩越快，达到主序*的位置越高。

二、主序星

恒星以内部氢核聚变为主要能源的发展阶段就是恒星的主序阶段。处于主序阶段的恒星称为

主序星。恒星“移”到主序后,内部温度高到足以“点燃”核火,热核反应代替引力收缩，成为恒星

的主要能源(这是一种巨大而稳定的能源)。温度升高,热运动加快，恒星就要膨胀，使排斥力

足以同引力相抗衡。从此,恒星停止收缩，长期稳定地依靠热核反应进行辐射。主序阶段是恒

星的青壮年期，恒星在这一阶段停留的时间占整个寿命的90%以上。恒星停留在主序阶段的

时间随着质量的不同而相差很多。质量越大，光度越大，能量消耗也越快，停留在主序阶段

的时间就越短。

三、红巨星与红超巨星

当恒星中心区的氢消耗殆尽形成由氦构成的核球之后，氢聚变的热核反应就无法在中心区继续。氢燃料的逐渐枯竭,是恒星在结构上发生根本变化的前奏。随着氦核的不断增大，其引力

收缩急剧加强,并释放大量能量。结果,恒星的核心收缩(变得愈来愈致密和炽热),外层膨胀(温

度降低而光度增大),成个非常巨大的、具有“热”核的“冷”星。这时,恒星便离开主星序,进入红

巨星区域,到了它生命的“晚年”。

四、大质量恒星的死亡

恒星过渡到红巨星阶段后,其演化速度大大加快起来。大质量恒星经过一系列核反应后，形

成重元素在内、轻元素在外的洋葱状结构，其核心主要由铁核构成。此后的核反应无法提供

恒星的能源，铁核开始向内坍塌，而外层星体则被炸裂向外抛射，解体为向外膨胀的星云，

中心遗留一颗高密度天体，叫做白矮星。白矮星以后逐渐冷却,变成又小又暗的黑矮星。而此

时的爆发所释放的能量十分有限，恒星已到了“垂暮”之年。大多数恒星就这样结束它的一生。然而,并非所有恒星都经历这样“平静”的演化道路。那些质量和体积特别巨大的恒星,在其演化的最后阶段会发生爆炸,迸发出盛大的太空焰火。这就是超新星爆发。超新星爆发对于星际物

质的化学成分有关键影响，这些物质又是建造下一代恒星的原材料。如果它们留下的“残骸”

的质量足够大(1.4--3.2倍太阳质量),它就会“一落千丈”地坍缩为中子星。超过这个限度,甚至连核力也将在引力前面低下头来，中子也会崩坍,形成所谓的“黑洞”。

恒星，在引力作用下“诞生”,也在引力作用下“死亡”。

*二十世纪初，丹麦天文学家赫茨普龙及美国天文学家罗素独立提出，可以以恒星光度或绝

对星等为纵轴、以恒星的光谱类型或表面温度为横轴，将恒星标识在一张图上。这便是如今

天文学家研究恒星演化的必备工具——赫罗图。

黑夜里仰望星空，会看见星星有暗有亮。人们实际看到的恒星亮度，受到其距离的影响，光度就是扣除了距离因素的天体发光强度。亮暗之外，星星还有颜色，不同的颜色意味着不

同的表面温度。

赫罗图能让科学家对恒星进行“年龄普查”。当把大量的恒星按照光度和表面温度在图上

标示成点后，科学家发现这些点的分布有一定的规律性。占总数近90%的点，密集分布在图

的左上方到右下方大致沿着对角线区域，呈带状。天文学家把这条带称为主星序，带上的恒

星称为主序星。主序带的右上方和左下方各有一个点比较密集的区域。“百分之八九十的恒星呆在主序带上，说明恒星一生中的大部分时间都处于这个状态，而处于主序带之外状态的时

间较短。” 随着时间的推移，恒星的内部结构逐渐演变，其光度和表面温度随之改变，从而

在赫罗图上的位置发生变化。天文学家据此描绘了恒星从诞生、成长到衰亡的演化路径，并

从理论上给出恒星从诞生到主序星、红巨星、变星、新星（超新星）、致密星（白矮星或中

子星或黑洞）的演化机制和模型。