恒星的生命之旅

哈勃太空望遠鏡拍攝的附近超新星遺跡。

(圖片來源:NASA/ESA/HEIC/哈勃遺產(chǎn)團隊(STScI/AURA))

當(dāng)氫聚變在稠密、熾熱的內(nèi)核中點燃時，恒星就開始了它們的生命。一旦這個過程開始，游戲就開始了。恒星引力試圖將所有物質(zhì)擠壓成一個微小的點，但核聚變釋放的能量向外推，形成了一種微妙的平衡，這種平衡可以持續(xù)數(shù)百萬年甚至數(shù)萬億年。

小恒星的壽命異乎尋常的長。由于體積小，它們不需要太多的能量來平衡向內(nèi)的引力，所以它們只消耗自己的氫儲備。作為獎勵，這些恒星的大氣層不斷循環(huán)，將新鮮的氫從外層拉到核心，在那里它可以為持續(xù)的火焰提供燃料。

總而言之，一顆典型的紅矮星將在其核心愉快地燃燒氫長達數(shù)萬億年。不太寒酸。

隨著這些小恒星年齡的增長，它們會逐漸變亮，直到它們模糊地熄滅，變成一團惰性的、無聊的氦和氫，在宇宙中閑逛，只關(guān)心自己的事。

這是一個悲傷的命運，但至少是一個平靜的命運。

大結(jié)局

當(dāng)我們宇宙中的大質(zhì)量恒星死亡時，它會更加猛烈。由于這些恒星體積越來越大，聚變反應(yīng)需要發(fā)生得更快，以維持與重力的平衡。

盡管這些恒星比它們的紅矮星表親重得多，但它們的壽命卻短得多:僅僅幾百萬年內(nèi)就會死亡。

但當(dāng)大質(zhì)量恒星死亡時，它們會在所有的榮耀中消失。它們巨大的體積，意味著有足夠的重力壓力，不僅可以融合氫，還可以融合氦、碳、氧氣、鎂和硅。元素周期表上的許多元素都是在這些巨星生命接近尾聲時在其內(nèi)部產(chǎn)生的。

但一旦這些恒星形成了鐵核，音樂就會停止，派對也就結(jié)束了。

鐵周圍的所有物質(zhì)都擠進了核心，但鐵的聚變不會釋放能量來中和它的引力。相反，核心收縮到令人難以置信的密度，以至于電子被擠進了質(zhì)子，把整個核心變成了一個巨大的中子球。

這個中子球能夠——至少是暫時地——抵抗坍塌，觸發(fā)超新星爆炸。一顆超新星在一周內(nèi)釋放的能量比太陽在其100億年生命周期中釋放的能量還要多。爆炸過程中噴出的沖擊波和物質(zhì)在星際介質(zhì)中雕刻出氣泡，破壞了星云，甚至將物質(zhì)從星系本身噴出。

這是整個宇宙中最壯觀的景象之一。當(dāng)超新星發(fā)生在我們銀河系里時，爆炸的亮度足以在白天呈現(xiàn)，甚至比晚上的滿月還亮。

非常緊張，這是一種怎樣的方式。

這是哈勃太空望遠鏡拍攝的一顆紅巨星，它的外層氣體正在脫落，變成了一顆白矮星。(圖片來源:NASA/ESA/K。諾爾(STScI)/哈勃遺產(chǎn)團隊(STScI/AURA))

最后一場表演

中等大小的恒星的命運最糟糕。它們太大了，不能靜靜地消失在黑夜里，又太小了，不能引發(fā)超新星爆炸，它們在最終把自己翻出來之前，會變成可怕的怪物。

對于這些中等恒星(包括像我們的太陽這樣的恒星)，問題是一旦一個由氧和碳組成的球在核心形成，它周圍就沒有足夠的質(zhì)量來融合成更重的物體。所以它就呆在那里，一天比一天熱。恒星的其余部分對內(nèi)核中的地獄反應(yīng)，膨脹并變紅，產(chǎn)生紅巨星。當(dāng)我們的太陽變成紅巨星時，它的邊緣將接近地球的軌道。

紅巨星階段是不穩(wěn)定的，像我們的太陽這樣的恒星會一次又一次地抽搐、坍塌和再膨脹，每次事件都會產(chǎn)生風(fēng)，將太陽的大部分質(zhì)量帶進太陽系。

在它最后的垂死掙扎中，一顆中等大小的恒星噴出了它的內(nèi)臟，形成了一個沸騰的行星狀星云，稀薄的氣體和塵埃圍繞著現(xiàn)在暴露在中心的碳和氧核心。當(dāng)暴露在真空空間中時，這個核心有了一個新名字:白矮星。

白矮星照亮了周圍的行星狀星云，為它提供了大約1萬年的能量，直到恒星尸體冷卻到無法產(chǎn)生這樣的光。

行星狀星云雖然在望遠鏡中看起來美麗而令人眼花繚亂，但它是恒星猛烈而痛苦的死亡的產(chǎn)物。是的，很誘人，但也讓人難以忘懷。

BY:Paul Sutter

FY: Tommyzhu

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