第三節 恒星的一生

形成之后的太陽系就是以太陽為中心的星系了。不過，為了了解太陽，我們先要了解恒星，因為太陽就是一顆恒星。對于我們人類而言，恒星也許是最為熟悉的天體了。在晴朗的夜晚，我們仰望天穹時看到的星星絕大部分是恒星。為了能更方便地看，很早以前古人們就給這些星星定出了一些略帶人為色彩的特性，例如方位和亮度。

所謂方位就是恒星在天空的位置，這也就是我們常聽說過的星座，中國古代把天上星星分成三垣二十八宿。現代通行的星座劃分是歐洲人做的。他們將星星劃分為大熊、小熊、巨蟹、天蝎等88個星座，使每顆星星都有了自己的名稱與位置。

我們不但給天上的星星標記了位置，還按他們亮度的大小規定了等級。例如1等星、2等星、3等星等，等級數越大亮度越小，我們人的肉眼所能看見的星星的最低等是6等，而用光學望遠鏡能看到的最暗的星星是23等。

至于恒星這個“恒”字也來源于古人。古人看到天上的星星相互之間位置從來不變，因此認為它們是靜止不動的。靜止不動可以用一個單字“恒”來表示，于是就用“恒星”來稱呼這些靜止不動的星星了。事實上并非如此，恒星不是靜止不動的，相反，它們不但運動不已，而且運動得很快呢。只是由于它們離我們實在太遙遠，因此雖然運動得快，我們也看不出來。

恒星的英文名就是“star”，它可以簡單地解釋成由內部能源產生輻射而發光的大質量球狀天體，是具有自己發光、大質量、球狀體三大主要特點的自然天體。恒星的形成過程就是前面太陽的形成過程，現在我們再來看看恒星形成之后的情形。恒星形成之后，其生命史的絕大部分都是穩定的，也就是像現在太陽這個樣子，這被稱為恒星的主星序階段。

在這個時期，恒星內部的發熱靠的是氫的核聚變。恒星形成時，這種氫幾乎占了其體積的全部。然而，縱使組成恒星的氫的數量極為巨大，它總有個限量，總有一天會燒光的，那時候恒星怎么辦呢？

這時候，原來由氫核聚變形成的氦就會達到一定的溫度，也就是能夠使氦也發生核聚變的溫度。當它達到一定的溫度之后，就會再次發生核聚變，由氦核聚變成更重的元素。這時恒星就會發出更強的光度，恒星內核的密度、溫度和能量的產生會更多更大，整個恒星的體積也會增大。只是恒星的表面溫度將降低，于是恒星表面的顏色就會變紅，因此這個階段的恒星被稱為“紅巨星”。

雖然氦的核聚變能在一時之間產生更大的熱量，然而它所能產生的總能量較之氫的核聚變要少得多，因此氦的消耗速度會非常快。這也就是說，當一顆恒星到了紅巨星階段時就意味著行將就木了。

當氦燃燒盡之后，恒星又會怎樣呢？那時，氦核聚變所產生的新元素是碳和氧，當溫度夠高時，它們也會產生新的核聚變，變成更重的元素，例如氖和硅，而新的核聚變也會產生巨大的能量，只是其延續的時間會更短。這時候恒星的總質量會越來越小，有的質量消散逃入了太空，有的則變成能量消耗掉了。這樣不斷地核聚變過程可能一直到產生元素鐵，只是到鐵之后就不會有新的能量產生了，因為鐵即使有核聚變也不會產生能量，只能消耗能量。

除了核聚變之外，這時恒星另一個顯著的變化是，它們的體積將不斷縮小，而密度將不斷增大。這時恒星就會變成一顆“白矮星”。什么是白矮星呢？它們就是紅巨星再老化后的形態。這時，由于一次次的核聚變，它可以產生的能量也越來越少了，亮度也越來越低了，體積更是越來越小，同時密度卻不斷增大。這主要是因為核聚變的“燃料”越來越少，然而恒星還保持著強大的引力，將恒星上的物質緊緊地往核心拖拉的結果。因此，白矮星主要的特點是雖然體積很小，即有著驚人的高密度。有多高呢？這樣說吧，如果將白矮星上的物質放到地球上的話，它的密度將達到每立方厘米1015克，也就是說每立方厘米約10億噸。然而即使到了這里，白矮星的引力還不會停止，這就使得它進一步塌縮，體積變得越來越小，密度變得越來越大，以后它又可能成為一顆中子星，它的密度就更是大得讓人不可思議了！

然而以后呢？可以想象，恒星還會進一步地塌縮下去，這幾乎是個無限的過程，與這個過程相伴的自然是恒星的體積越來越小而密度越來越大，我們又可以想象，到了一定的程度之后，這顆恒星的體積將“消失”，而它的密度將變得無限大，按天文學的說法，它將成為一個點，即“史瓦西奇點”，用另一個我們更熟悉的名字來說，就是黑洞。

黑洞除了體積無限小而密度無限大之外，另一個特點是引力也無限大，因此即使光線經過它時也會被它照單全收，無法逃逸。因此它看起來就是一個完全不能發出任何光線的黑洞，這也是黑洞名字的起源。黑洞可以說就是恒星的最終結局了。不過并非所有的恒星能達到或直接達到黑洞的境界，主要是一些質量相對較小的恒星能夠如此。至于那些質量較大的恒星則有可能成為超新星。

什么是超新星呢？就是當一顆恒星（常常是質量比較大的恒星）的核聚變進行到前面提到過的一定層次時，不是繼續核聚變下去，而是會突然來個大爆發，將星內的物質向太空拋撒，這時，它的亮度會突然增強上千萬倍甚至上億倍，這也是整個恒星世界中最劇烈的大爆發。這樣的結果是，我們地球人突然有一天在天上看到一顆過去從來沒有過的新的星星，它的亮度之大甚至白天也能看到，這就是超新星了。

超新星之后恒星的命運有兩者：或者通過爆發甩掉一部分質量之后其核心部分再變成白矮星，就像質量較小的恒星一樣，或者干脆整個兒爆發掉了，成為茫茫宇宙中一片明亮的恒星遺跡，最后消失。