明星的一生。你可以回答它。 (疾病)开始

恒星通常诞生于星际气体中。在宇宙中，当星际气体的密度增加到一定程度时，这种气体云就开始收缩，因为其内部引力的增加大于气体压力的增加。在这种趋势开始时，其自身的引力一般会增加巨量物质的密度。巨大的星际物质开始变得不稳定。这些巨量的星际气体和尘埃坍缩得越来越快，开始分裂成更小的云，密度增加了很多。这些较小的云最终会变成一颗恒星。因为星际物质的质量通常非常巨大，通常是太阳的一万多倍，所以恒星总是一次大量诞生。如果一团星际气体超过普通星际物质的密度(每立方厘米一个氢原子)，就达到了每立方厘米六万个氢原子。一开始这种气体是透明的，发出的光热辐射不被周围的物质所包容，畅通无阻地向外传播。物质以自由落体的形式落到中心，在中心区域聚集。一团原本均匀分布的物质，随着往里走，变成了密度更大的气体球。随着密度的增加，中心附近的重力加速度越来越大，内部区域物质运动速度的增长最为突出。起初，几乎所有的氢气都是以分子的形式存在的，气体的温度也很低，而且始终没有上升。这是因为它还太薄，所有辐射都可以向外穿透，坍缩的气体球的加热作用并不显著。几十万年后，中心区域的密度逐渐增加，那里的气体对辐射变得不透明。这时核心开始升温。随着温度的升高，压力开始增加，坍塌逐渐停止。这个致密中心区域的半径通常接近木星的轨道半径，其质量仅为整个坍缩过程中所涉及的所有物质的5%。物质不断落在内部的小核上，其带来的能量在撞击内核时以辐射的形式释放出来。与此同时，地核正在收缩，温度越来越高。当温度达到大约两千度时，氢分子开始分解成原子。核心又开始收缩，收缩时释放的能量会把所有氢分子分解成原子。这个新的核心比今天的太阳大一点，不断向中心下落的外围物质最终会落在这个核心上，一颗与太阳质量相当的恒星诞生了。人们把这样的天体称为“原恒星”，它的辐射消耗主要靠落在上面的物质的能量来补充。随着密度和温度的升高，原子逐渐失去外层电子。下落的气体和尘埃形成了一层厚厚的外壳，使得光线无法穿透。直到越来越多的下落物质与内核融为一体，外壳才透明，发光的星星才突然出现。其余的云物质还在向它下落，密度还在增加，内部温度也在上升。直到中心温度达到1000万度，聚变发生。一颗原始恒星诞生了。在与引力的持久斗争中，恒星的主要武器是核能。它的核心是一个大核弹，在那里不断爆炸。正是因为这种核动力可以几乎精确地自我调节来平衡引力，恒星才能保持数十亿年的稳定。热核反应发生在温度极高的原子核之间，因此涉及到物质的基本结构。在太阳这样的恒星中心，温度达到1500万开尔文，压力是地球大气压的3000亿倍。在这样的条件下，不仅原子失去所有电子而只失去原子核，而且原子核的运动速度高到可以克服电斥力而结合，这就是核聚变。恒星产生于氢分子云的中心，所以主要由氢组成。氢是最简单的化学元素。它的原子核是一个带正电的质子，一个带负电的电子围绕原子核旋转。恒星内部的温度非常高，所有的电子都与质子分离，质子像气体中的分子一样向各个方向运动。因为同性电荷相互排斥，质子受到一层电“盔甲”的保护，从而与其他质子保持距离。然而，在年轻恒星核心1500万开尔文的高温下，质子的运动速度非常快，当它们相互碰撞时，可以突破“盔甲”，粘在一起，而不是像橡胶球一样弹开。当四个质子聚合时，它们变成一个氦核。氦是宇宙中第二丰富的元素。氦核的质量小于形成它的四个质子的总和。这个质量差只是总质量的千分之七，但是这个质量损失转化成了巨大的能量。当一千克氢变成氦时，释放的能量足以让一个100瓦的灯泡亮一百万年。像太阳这样的恒星有一个巨大的原子核，每秒钟有6亿吨氢在那里转变成氦。巨大的核能撞向恒星外部可以阻止引力收缩。恒星中心释放的能量以光子的形式辐射出去，但光子要经过很长的距离才能到达太阳表面，逃逸到星际空间。虽然光子的速度接近每秒30万公里，太阳半径70万公里，但是光子从太阳中心到达太阳表面的时间并不是2.3秒。这些光子大约需要1000万年才能完成这个旅程。我们现在在地球上接收到的太阳光在八分钟前就离开了太阳表面，但当它从太阳核心发出时，类人猿和已经灭绝的象牙象还在非洲行走，而非洲与欧亚大陆并不相连。然而，“不断”的进化终将结束，熊熊的火焰熄灭后，星星也将化为余烬。当氢全部变成氦时，核心火将没有足够的燃料维持，主序阶段恒星的平静日子将告一段落，大动荡时期将会到来。一旦燃料用完，热核反应速率立即急剧下降，重力和辐射压力的平衡被打破，重力占了上风。拥有氦核和氢壳的恒星在自身重力作用下开始收缩，压力、密度和温度都上升，于是恒星外层未使用的氢开始燃烧，壳开始膨胀，核在收缩。在大约1亿度的高温下，恒星核心的氦原子融合成碳原子。每三个氦核融合成一个碳核，碳核俘获另一个氦核形成氧核。这些新反应的速度与缓慢的氢聚变完全不同。它们突然爆发的速度快如闪电(氦发光)，使得恒星不得不尽可能地调整自己的结构。大约一百万年后，核能的流出量逐渐稳定。在随后的几亿年里，恒星暂时稳定，核区的氦逐渐消耗，氢的燃烧越来越向外层推进。然而，调整是有代价的，这时恒星将会大幅度膨胀以使其结构适应光度的增加。它的体积会增加十亿倍。在这个过程中，恒星的颜色会发生变化，因为它的外层远离高温核心区，温度会下降。处于这种状态的恒星被称为红巨星。红巨星时期的恒星表面温度相对较低，但由于其巨大的体积，因此异常明亮。肉眼可见的最亮的恒星很多都是红巨星，比如参宿四、参宿四、大角星、心宿二等等。我们的太阳也将在五六十亿年后变成一个红色的“巨人”。当核心的氢耗尽时，太阳将开始膨胀。那时，水星会变成蒸汽，金星的大气层会被吹出，地球上的海洋会沸腾。然后太阳会继续膨胀，把地球纳入自己的势力范围。地球烧焦的残骸将继续在巨大太阳炙热而极其稀薄的大气层中盘旋。红巨星外层物质的密度远低于地球实验室现有的最佳真空。恒星膨胀成红巨星，热核反应速率不可逆衰减后，恒星吹出气体，收缩到地球大小，即直径几千公里。物质的集中使恒星表面温度大幅度上升，甚至变成白热。小规模和高表面温度使这颗恒星被命名为白矮星。白矮星是中等质量恒星演化的终结，在银河系中随处可见。它的质量越大，半径越小。因为没有热核反应提供能量，白矮星发出辐射和冷却的速度是一样的。然而白矮星天性节俭，形成后需要数十亿年才能冷却下来。白矮星的变暗过程是如此缓慢。自150亿年前宇宙创造和第一颗恒星出现以来，恐怕还没有出现过一颗黑矮星，这需要极大的耐心。太阳正处于其主序阶段的中点，需要五十亿年才能达到像行星状星云一样的“老年”。它会再短暂活跃10万年，然后变成白矮星，100亿年后慢慢死去，最后作为黑矮星永生。