我们的太阳可能孕育了地球上的生命,但银河系中的恒星也创造了元素周期表中大量的元素。这些是构成生命的基本要素,也是形成行星和其他天体的基本物质。
那么恒星是如何形成、演化,并最终消亡的呢?
答案部分取决于恒星的大小,即使如此,结果也可能因多种因素而异。
恒星是如何形成的?
大多数恒星的形成方式相似。太空中飘浮的尘埃和气体云,称为星云,最终开始聚集形成团块。这些团块中较大的开始产生更强的引力,吸引越来越多的物质。随着密度的增加,这些团块会塌缩,压缩成越来越致密的核心。
当这些物质相互作用时,它们开始旋转,摩擦开始使其升温。它们变成炽热的物质球,内部压力很大,被称为原恒星,一旦内部开始融合原子,就转化为成熟的恒星。
哈佛大学的天文学家 Ashley Villar 说:“当恒星中心足够热,能够将氢原子撞击在一起并生成氦时,恒星就真正诞生了。”
之后,恒星在余生中主要就是做这件事。“恒星的大部分生命都在消耗氢,”Villar 说。但接下来会发生什么,很大程度上取决于恒星的大小。
阅读更多: 早期宇宙中有些恒星诞生于蓬松的星云
小恒星和我们的太阳
最小的恒星——例如比我们的太阳小的恒星——可能永远无法超越氢燃烧阶段。它们的温度不够高,无法开始融合更重的元素,因此它们会永远以缓慢燃烧的方式继续下去。有几种这类恒星,称为红矮星,它们自宇宙诞生之初就一直存在。
“它们就那样作为恒星‘待着’,”Villar 说。
下一类恒星,很可能包括我们的太阳,最终会在核心中耗尽氢。然后,恒星会在中心将氦融合成碳。随着氢融合转移到外层,它的尺寸会增大。
这颗膨胀的恒星被称为红巨星,它呈现橙色。根据 NASA 的说法,我们的太阳注定会在 大约 50 亿年后 变成红巨星。这些外层最终会消散成气体和尘埃——本质上会变成星云。
此时只剩下核心,它开始冷却。根据 Villar 的说法,这些核心可能相对较小,大约是地球大小,但非常重且致密。引力也非常强大,即使温度仍有数千度,它也会撕裂任何物体。
大质量恒星的演化
最大的恒星拥有如此巨大的质量,以至于它们不会轻易燃尽。相反,它们会轰轰烈烈地结束。质量比太阳大八倍以上的恒星会经历相同的元素燃烧过程,耗尽其氢。
一旦大恒星将其氦融合成碳,它就会燃烧这种更重的元素,将其融合成氖。然后,它会依次将氖燃烧成氧,再将氧燃烧成硅,最后将硅燃烧成铁。最后这个阶段只持续几天,然后产生的能量不足以对抗自身的引力。
Villar 说:“融合铁比释放的能量更多。”在某些情况下,这些大恒星的核心会塌缩。“这基本上是一个巨大的原子弹,被称为超新星。”
留下的致密核心被称为中子星。它们是白矮星的更致密版本,但实际上更小,大约是曼哈顿的大小。
我们的太阳太小了,无法发生超新星爆炸,但像太阳这样的恒星,一旦变成白矮星,如果它撞上另一颗白矮星或另一颗活跃的恒星,就可能发生超新星爆炸。
阅读更多: 别担心,太阳不会发生超新星爆炸
恒星何时变成黑洞?
并非所有大恒星都会变成中子星。在超新星爆炸后,有些恒星会塌缩成黑洞。这通常发生在恒星的残骸密度太大,以至于连光都无法逃脱其引力。
当一颗中子星撞上另一颗中子星,或者撞上一个恒星级黑洞时,也可能形成黑洞。这种碰撞产生的爆炸比超新星爆炸更暗淡,称为千新星。
Villar 说:“[碰撞的中子星] 实际上会带着时空一起运动,我们真的能‘听到’它们。”
恒星的生命周期
如果超新星、千新星或黑洞是故事的高潮,那么仍然有结局,这与恒星生命的伟大循环有关。当爆炸摧毁恒星,或者当红巨星消散时,它们留下的物质最终会变成星云——一团漂浮的尘埃和气体云,最终可能会再次聚集形成新的恒星。在黑洞吞噬恒星后,也可能形成这些星云。
Villar 说:“黑洞可以吞噬恒星,或其一部分,然后将恒星的一部分以喷射的形式‘打嗝’出来。”
虽然这似乎并不常见,因为我们讨论的是持续数十亿年的过程,但 Villar 说,我们的宇宙中大约每两秒就会发生一次超新星爆炸,尽管以我们目前的设备,每年只能发现大约 10,000 次。
她说:“恒星每天都在生死轮回。”
文章来源
我们的Discovermagazine.com作家在文章中采用同行评审研究和高质量来源,我们的编辑会审阅科学准确性和编辑标准。请查看本文使用的以下来源
NASA. 恒星类型















