茫茫夜空,点点繁星在向人们眨着眼睛,它们中间有的亮,有的暗,这是你一眼就能看出来的。再仔细看一看,你还会发现有的星星颜色发白,有的发蓝,还有的发红。然而,另外有一点,光凭我们的眼睛是看不出来的,那就是这些恒星还有它们各自的年龄,就像我们人类一样,它们中间也有年幼的、中年的和老年的星。
一颗恒星从诞生到衰亡,要经历几百万年甚至几十亿年的时间。现代天文学的全部历史对于恒星的一生,也只不过是短暂的一瞬,但是天文学家根据对各种各样恒星的观测和研究,终于了解了恒星的一生是怎样从孕育到诞生,再从成长到成熟,最后从衰老到死亡的整个过程。
恒星是由星际气体云聚集而成的。宇宙空间存在着大量的星际云。这些星云也像恒星一样,围绕着银河系中心旋转。当它通过银河系的旋臂的时候,受到较强的压缩,密度就会增大。假如它的密度超过一定的限度,那么它就会在引力作用下开始收缩。于是,一颗新的恒星就在孕育之中了。随着不断的收缩,星际云温度也不断的提高,由原来的氢原子云变成氢离子云、球状体,又变成红外星。此时,一颗新的恒星就算是诞生了。
恒星的质量不同,收缩的速度也各不相同。质量越大的恒星,收缩得就越快。例如,质量和太阳相等的恒星从星云变成红外星约需几千万年,比太阳大几十倍的恒星只要几千年,而质量为太阳几分之一的恒星,却长达10多亿年。
红外星继续收缩,当星体内的温度达到80万度以上的时候,内部开始出现一些不连贯的热核反应。内部温度达到1000万度左右时,氢核聚变为氦核的反应就持续不断地发生了。这时,就可以说它“长大成人”了。
恒星长大成人以后,由于核反应产生巨大的能量,恒星内部压力增高到足以和引力相抗衡,使恒星不再收缩。并且,恒星内部能量的产生和向外辐射的损耗也基本平衡。因此这一时期相对来说比较稳定。在著名的赫罗图上,这些恒星分布在从左上角到右下角的一条线上,这条线叫做主星序,主星序上的星都叫做主序星。主序星可算是恒星一生中精力最旺盛的中壮年时期。我们的太阳也在主星序上。
由于恒星内部含有大量的氢,氢核聚变反应可以保持很长时间,所以恒星在主序阶段停留时间很长。比如太阳约停留100亿年。质量越大的恒星氢消耗得越快,因此在主序阶段停留时间就越短。比太阳质量大10倍的星,只停留几千万年;而质量只有太阳几分之一的恒星,却要停留上万亿年。
过了主序阶段之后,恒星就开始走下坡路了。此时,恒星中心部分的氢已经全部转化为氦,中心部分以外的区域由于温度的增高又开始氢核聚变反应,并且核反应迅速向外层转移,推动外层膨胀,使得恒星体积很快增大上千倍甚至几千倍以上。这样,就变成了又大又红的红巨星。红巨星中心温度很高,氦开始发生聚变为碳的核反应。冬夜星空大名鼎鼎的参宿四就是一颗红巨星。
恒星在红巨星阶段停留的时间也比较长,比如太阳作为红巨星的时间将会有10亿年。
经过了红巨星阶段之后,恒星便进入了老年行列。老年恒星的重要特点就是不稳定,先是有由体积膨胀收缩引起的大小、亮度的周期性变化,著名的造父变星就属此列;后是有爆发,行星状星云即是由老年恒星爆发抛射出来的物质所形成的。
恒星的老年期比较短,氦聚变为碳,碳聚变为氧和镁,氧聚变为氖和硫,核反应一个接着一个,最后全部变成铁。这时,恒星内部温度高达60亿度,发生极强的中微子辐射,带走大批能量,恒星的内部压力大大降低,远远不能与向心引力相平衡。于是,必然会出现收缩甚至坍缩现象,恒星的衰亡就开始了。
质量不同的恒星,衰亡后的归宿也各不相同。质量较小的恒星,经过较平静的收缩过程,变成白矮星。天空中最亮的恒星——天狼星的伴星就是一颗白矮星。质量大的恒星衰亡过程较激烈。由于它们的质量大,引力作用强,因此它们的收缩过程是来势迅猛的坍缩。剧烈的坍缩会引起超新星爆发。恒星经过超新星爆发,抛射出相当一部分物质以后,就会变成密度极高的中子星或者是密度更高的黑洞。
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恒星的一生就这样结束了。