辛本亮：了解恆星的一生

最新 04-20

前面我們說過的構成星座的星都是「恆星」，顧名思義，「恆星」的位置是相對恆定不變的，也正因為如此，它們才能組成形狀穩定的各個星座。

除了太陽之外，離我們最近的一顆恆星叫比鄰星，它離我們有4.2光年，也就是說，即使我們以光速到比鄰星旅行，也至少需要4.2年。

恆星的生命雖然極為漫長，但也不是生來就有，永生不滅的。它的演變十分緩慢，比如太陽就存在了幾十億年，今後還會存在幾十億年，即使整個人類的文明史也不足以觀測到一顆恆星的生命全過程。不過，僅銀河系中的恆星就有千億顆以上，它們類型各異，又處於不同的演變階段，我們可以觀測剛剛誕生的恆星、茁壯成長的恆星、年富力強的恆星、盛極而衰的恆星、甚至恆星的「屍體」，這樣，宇宙空間中眾多恆星就為我們提供了直觀的恆星生命史標本。

觀測天體的實際狀態；正確運用物理定律；進行嚴格的數學推導，這是了解天體演化過程必不可少的三個條件。對於恆星，我們知道在它的起源和演化過程中，一般要經歷三個階段：

呱呱墜地——星雲等星際物質在引力作用下聚集成星。

老鷹星雲

並不是所有的星雲都能形成恆星。首先在一定空間內必須質量足夠大；其次，星雲的密度必須超過一定的限度，才能在引力的作用下收縮。星雲收縮得越小，內部溫度和壓力也隨之增大，開始收縮的速度快，這時引力佔優勢；當溫度達到兩三千度後，收縮速度變慢，引力和壓力趨於平衡，這時候星體外形已經穩定。

年富力強——內部不斷發生核反應，運動形態基本平衡。

主序星——天狼星

核反應會產生巨大能量，會向外輻射很強的可見光和肉眼不可見的各種射線。這時候，根據質量大小不同，會形成不同類型的恆星。質量大的恆星，核反應劇烈，壽命較短；質量小的恆星，核反應相對緩和，壽命反而比較長。像太陽這樣的恆星，在這一階段能持續百億年左右，我們稱這階段的恆星為主序星。在這一階段的末期，恆星體積會劇烈膨脹，可是聚變反應提供的能量不及表面積的增加，所以表面溫度會降低，變成溫度低、顏色紅、體積大、亮度高的紅巨星。太陽這樣大的恆星在紅巨星階段會持續十億年左右。

紅巨星——畢宿五

風燭殘年——核反應結束，在引力作用下恆星發生坍塌或爆發。

經過了紅巨星階段，恆星盛極而衰，在引力的作用下，坍塌不可避免地到來。質量小的恆星，衰亡的過程比較平靜，它的結局是變為白矮星。白矮星個頭雖然很小，密度卻很大，往往能達到水的幾萬倍以上。

白矮星——天狼星伴星

質量是太陽三倍以上的恆星，衰亡過程是十分壯觀的。劇烈的坍塌使核心密度達到極高的程度，同時又向外發射出強烈的衝擊波，把外層物質猛烈地拋向星際空間，形成星雲，這就是超新星爆發。超新星爆發的時候亮度猛增，宋朝的時候，科學家在金牛座位置觀測到一顆很亮的「客星」，過了一段時間它「消失」了，留下了著名的蟹狀星雲，這就是一次典型的超新星爆發。