恆星世界——五彩斑斕里的神秘

不同質量的恆星會有不同的歸宿

恆星之所以能夠在長久的時間裡，保持基本穩定狀態，是因為恆星內部的核聚變反應。核反應將大氣中的氫轉變為氦，轉變過程的同時釋放出大量的能量。這些強大的能量由內向外進行傳遞，為恆星提供一股向外的輻射壓力。而這股壓力，能幫助恆星不斷抵禦自身的引力，如果沒有這種自內向外的壓力，那恆星將在引力的作用下不停向中心收縮。

銀河系存在古老恆星 追溯宇宙137億年演變

然而，無論哪種巨大的反應，恆星內部的核反應燃料最終會有耗盡的一天。所以，一旦恆星中央氫變氦反應停止，那些與引力對抗的能量消失，恆星就會迅速收縮。恆星中央的氦核在迅速收縮過程中，可以釋放出巨大的能量，而這種能量會將恆星表面的氫點燃，使恆星表面迅速膨脹，轉化為一顆巨星；另一方面，這種能量向內則會將氦核點燃加熱，當氦核的溫度急劇升高時，就能夠再次產生氦核聚變，而這次聚變後則會產生碳和氧的核反應。氦使用完以後是碳和氧以及硅等元素，最後形成緻密的鐵核。

不過並不是所有的恆星都可以演化到最後產生鐵核的階段。以太陽為例，太陽是質量相對比較小的恆星，當太陽內部氦耗盡後，由於自身物質的總量不夠，那些碳和氧坍縮所釋放的引力能量將無法再次將核心加熱，所以碳氧坍縮會一直進行，直到密度達到一定程度時才會逐漸停下來。太陽外層物質則繼續向外不斷地膨脹，逐漸瀰漫成行星狀的星雲。隨著時間的流逝，恆星慢慢冷卻，溫度和光亮不斷降低，最後將不再發光發熱，人類也就無法再觀測到它。

小麥哲倫星雲中的嬰兒期恆星

這是質量較小的恆星的歸宿，對於那些質量較大的恆星，當它們到了生成鐵核的階段時，由於質量不同，最後的結局也會不同。那些質量比太陽大4倍到8倍的恆星，它們所殘留下來的內核質量會超過太陽質量的1.44倍，這個時候恆星將會繼續進行坍縮過程，並且該過程會進行得很快，從而釋放出新能量，新能量會再次以猛烈爆炸的形式爆發，將內核之外的所有殘餘物質全部拋向太空，從而形成一次新的超級爆炸。

如果恆星質量再大一點，恆星的內核會不停的坍縮，直至形成一個黑洞，恆星表面的物質則會在猛烈的新星爆炸中，被散布到廣闊的星際中去。

無論哪種恆星，它的質量決定了自身具有多大的引力，而自身所具備的引力，則是主導恆星演化的首要物理因素，該因素則掌控著不同質量的恆星最終走向何種命運和歸宿。

恆星世界的「侏儒」和「巨人」

在恆星世界裡，存在巨大的差別，大恆星和小恆星之間的差距遠遠超過了我們的想像，不同恆星之間的體積差距甚至可以達上億倍。

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太陽的直徑為140萬千米，太陽的體積可以容納130萬個地球，這似乎已經很大了。但是在恆星的世界裡，還有很多恆星比太陽更大。例如，仙王座VV星的直徑是太陽的1600倍，體積是太陽的40億倍。此外，還有一些比太陽小的恆星，恆星遺骸中子星的直徑只有十幾千米，可謂是恆星世界中超級迷你侏儒了。

恆星不僅體積相差很多，物體的密度也是各不相同。太陽的平均密度僅為地球密度的四分之一，這在恆星世界中算是中等的。科學家所熟知的天蠍座α星，它的半徑是太陽半徑的600倍，體積是太陽體積的2億多倍，但密度卻為太陽的幾百萬分之一。又比如，天狼星的伴星，它的半徑雖然是太陽半徑的一百四十分之一，但其質量卻和太陽質量相當。科學家在20世紀60年代，曾發現了自轉速度很快的中子星，它們的直徑雖然只有幾十千米，但其密度卻能夠達到數億噸每立方厘米。

相比之下，恆星質量的差別就沒有如此巨大了。太陽質量是地球的33萬倍，在恆星世界中算作中等，其它質量最大的恆星是太陽質量的120倍，最小的恆星質量是太陽的十分之一。恆星的質量能夠直接決定引力收縮時能達到的溫度，這種溫度又會直接影響到恆星內部的核反應。由此可見，恆星的質量雖然差別不大，但卻可以左右著恆星的命運，將彼此之間真正的區分開來。

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作者：楊冀魯

審校：李志洪

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