恆星的生命周期怎麼樣?從形成到滅亡!

儘管宇宙中有數萬億顆恆星，但恆星絕對是宇宙中最獨特的天體之一!它們是自發光的，通常由熱等離子體在強大的引力作用下結合而成。

恆星由於其核心氫和氦之間發生的熱核反應而發出明亮的光。恆星的亮度並不總是相同，而且會隨著恆星的演化階段而變化。

現在，讓我們仔細看看恆星是如何演化。

恆星演化

當氫氣和氦氣的星雲在重力作用下聚結時，就會出現恆星。通常需要來自附近超新星的衝擊波來啟動聚集在一起並變得更密集的氣體。

恆星的形成通常發生在氣體星雲中，星雲的密度大到足以使氫原子通過化學結合形成氫分子。

星雲通常被稱為「恆星託兒所」，因為它們含有足夠的物質來產生幾百萬顆恆星，這就導致了星團（恆星數目10顆以上）的形成。

由於重力作用，緻密的氣團進一步收縮，同時從星雲中積累更多的物質。收縮使物質變熱，產生向外的壓力，從而減慢重力收縮的速度。這種平衡狀態稱為流體靜力平衡。

當原恆星(通常指年輕恆星)的核心溫度足夠高到氫可以聚變時，收縮就完全停止了，這一過程被稱為核聚變。在這個階段，原恆星變成了所謂的序列恆星。

氫氣主要在恆星內部燃燒。它是原子最簡單的形式，包含一個帶正電荷的粒子(質子)和一個帶負電荷的粒子(電子)圍繞它旋轉。

這些恆星可以充當恆星熔爐，導致剩餘的氫原子相互碰撞。在核心溫度超過400萬攝氏度時，原子融合形成氦(4He)。

在核聚變過程中，一些質子被轉換成稱為中子的中性粒子，這個過程稱為放射性衰變(β衰變)。

在聚變過程中釋放的能量會進一步加熱恆星，導致更多的質子發生聚變。核聚變以這種可持續的方式持續了幾百萬到幾十億年(甚至能比目前宇宙138億年的年齡還要長)。

與預期相反，被稱為紅矮星（質量小）的最小恆星實際上壽命最長。儘管有更多的氫燃料，大質量恆星很快就會消耗掉它們的供給，因為恆星核心溫度更高，而且承受著來自外層的更大壓力。

較小的恆星也能更有效地利用它們的燃料，因為燃料通過對流熱傳導在恆星的整個體積中循環。

如果恆星足夠大，足夠熱(核心溫度超過1500萬攝氏度)，核聚變反應產生的氦將繼續聚變，形成更重的元素，如碳、氧、氖，最後到鐵停止。

比鐵重的元素，如鉛、金和鈾，可能是通過快速吸收中子而形成的，然後中子衰變為質子。這被稱為R-過程，是「快中子捕獲過程」的縮寫，它被認為發生在超新星的劇烈活動中。

最後可能形成黑洞

恆星最終會耗盡可以燃燒的物質。這首先發生在恆星的核心，這是恆星最龐大的部分。核心開始因引力而坍塌，產生了極端的壓力和溫度。

核心產生的熱量引發了恆星外層的核聚變，而那裡仍然保留著氫燃料。其結果是，這些外層膨脹，以散發產生的熱量，變得巨大和高度發光。這被稱為紅巨星階段。

小於0.5太陽質量的恆星會跳過紅巨星階段，因為它們不會變得足夠熱。恆星核心的收縮導致恆星外層的爆炸。

一旦密度達到一定程度，恆星的電子就不能靠得更近，核心就會停止收縮。這個物理定律叫做泡利不相容原理。

核心仍然處於這種電子退化狀態，稱為白矮星，逐漸冷卻成為黑矮星。

超過10個太陽質量的恆星通常會在其外層經歷更多的爆炸，從而形成超新星。

在更大質量的恆星中，一旦核心的密度變得難以置信的高，引力坍縮就會變得更加顯著，也更有可能形成黑洞。