晴朗的夜空中,我們所能看到的星星大部分都是恆星,除了距離因素之外,通常是質量越大的恆星越亮,越小的恆星越暗(紅矮星和橙矮星無法直接目視)。但是也是質量越大越亮的恆星的壽命越短,而越小越暗的恆星壽命越長,這又是為什麼呢?
根據質量大小的不同,恆星又可以分為很多類型,簡單來說,從小到大就是紅矮星、橙矮星、黃矮星、藍矮星、藍巨星、超巨星和特超巨星等。其中以紅矮星的壽命最長,預估可達數千甚至上萬億年,而特超巨星的壽命最短,通常不超300萬年。
那麼為什麼會有這麼巨大的差別呢?這是因為紅矮星的質量較小,所以自身的引力也小,其內部產生的高溫高壓也比較低,只可以啟動核心部分的氫核聚變,而且由於溫度較低,物質聚變的速率非常慢,所以紅矮星可以聚變數千甚至上萬億年,橙矮星可以聚變150到500億年,我們的太陽屬於一顆黃矮星,還可以聚變100~120億年。
質量越大的星體,其內部的溫度越高,星體活動越活躍,所以其內部核聚變區域越大,聚變的速度也越快。假如一顆恆星表面以下10萬公裡深處可以進行核聚變,那麼直徑20萬公裡的恆星將只在最核心處聚變,直徑30萬公裡的恆星,最中心的直徑10萬公裡區域可以進行核聚變,直徑300萬公裡的恆星,內部280萬公裡的區域都可以進行核聚變,而且由於星體質量越大,內部溫度越高,星體活動越劇烈,核聚變進行的速度也越快,質量越大的恆星壽命越短,有些特超巨星的壽命甚至不會超過300萬年。
質量不同的恆星演變成的星體也不一樣,紅矮星和橙矮星內部的核聚變進行完之後,它們會漸漸熄滅,最終成為一顆黑矮星;而像太陽這樣的黃矮星以及藍矮星內部的核聚變熄滅之後會成為白矮星,之後再經過長時間的降溫才會成為黑矮星;比太陽質量大8倍的恆星,在內部核聚變進行了鐵元素的時候,會發生超新星爆發,形成中子星;那比太陽質量大25倍的恆星內部核聚變進行到鐵元素的時候也會發生超新星爆發,但是它會成為黑洞。所以不同質量的恆星不但壽命不一樣,主序星階段結束之後所形成的星體也是不一樣的。