科學家的藝術館｜恆星的生命歷程

恆星的生命歷程

■藝術想像圖

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人類今天已經了解，恆星都是氣態星球。

晴朗無月的夜晚，在沒有光汙染的地區，一般人用肉眼大約可以看到6000顆以上的恆星，而藉助望遠鏡，則可以看到幾十萬乃至幾百萬顆以上。

科學家估計，銀河系中的恆星大約有1500億~4000億顆，我們所處的太陽系的主星太陽就是一顆恆星。恆星依據質量大小，其生命的長度和演化的最終結果也不盡相同。

質量越大的恆星，壽命通常越短暫，主要是因為質量越大的恆星核心的壓力也越高，造成燃燒氫的速度也越快。許多超大質量的恆星平均只有100萬年的壽命，但質量最輕的恆星（紅矮星）以很慢的速率燃燒它們的燃料，壽命可以持續幾十到上萬億年。

所有的恆星都從通常被稱為星雲或分子雲的氣體和塵埃坍縮中誕生。像太陽這種規模的恆星，就誕生於氣體和塵埃雲中，一生中的大部分時間都在將氫緩慢燃燒成重元素氦。這樣的熱核聚變反應在帶來數十億年的光明燦爛的生命之後，恆星的生命燃料就要幾乎耗盡了。此時它開始膨脹，星體外層被不斷推離，而內核變得又小又熾熱，恆星的生命便正式步入短暫而動蕩的「中年」——紅巨星。恆星會變得越來越紅、越來越巨大，如同紅色巨人。它們都而自內而外顯示出緩慢的亮度波動，如同巨人的呼吸。在經歷了這樣一段迅速而動蕩的階段之後，像太陽這樣的恆星用盡了核心的燃料，它們並不會以劇烈的爆炸結束，其核心會塌縮成為緻密的白矮星，而外層會被驅離成為行星狀星雲，最終像行星狀星雲一樣和平地結束生命周期。

而質量大約是太陽的10倍或更重的恆星，它們最後的演化機制並不明確，但是在鐵核心塌縮時，會在幾分之一秒內造成一次劇烈的超新星爆發。現代科學尚未明確超新星爆發的機制，以及恆星殘骸的成分，但是已知有兩種可能的演化終點：成為密度非常高的中子星或黑洞。

多數恆星的年齡在10億~100億歲之間，有些恆星甚至接近觀測到的宇宙年齡——138.2億歲。目前發現最老的恆星估計的年齡是135億歲。

由此可以想像，恆星的演變非常緩慢，甚至數個世紀之久也檢測不出任何變化，所以單獨觀察一顆恆星無法研究恆星如何演化。因此，天文物理學家會借用其他替代方法，例如觀察許多在不同生命階段的恆星，並且使用電腦模擬來推斷恆星結構和恆星演化的歷程。

圖文來源：ESO

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