宇宙中最适宜生存的五颗星星（不断演变从形成到坍缩）

恒星一生中的不同形态变化

在核心将氢聚变为氦，然后用它制造其他元素从而形成恒星。在适当条件下恒星到达主星序阶段，当恒星耗尽氢时，它们开始将氦融合到它们的核心，此时恒星是其离开主星序阶段，变为红巨星，然后进化成蓝色超级巨人。

NASA/ESA/Hubble Heritage 团队

恒星是宇宙的基本组成单元之一。它们不仅组成星系，其中也有许多拥有行星系统。因此，研究它们的形成和演化，为了解星系和行星提供了重要的线索。

就在太阳系中，太阳为我们提供了一个一流的研究样例。它距我们仅有八光分，故我们不必久等，就能看到它表面的特征。天文学家有许多研究太阳的人造卫星，并且他们早已知太阳的基本运行方式。首先，太阳处在中年，在被称为"主序"的生命中期。期间它在核心进行核聚变反应，将氢融合为氦。

太阳在各方面影响着太阳系。它向天文学家揭示恒星的工作方式。NASA美国宇航局/Goddard航天飞行中心。

纵观历史，太阳看起来几乎一样。对我们来说，它一直是一个在天空发光的黄白色物体，看起来似乎并没有发生改变——至少对我们来说是这样。这是因为，它生活在一个与人类截然不同的时间尺度上。然而，它确实在改变，尽管与我们人类短暂、快速的一生相比，速度非常缓慢。如果以宇宙年龄（约137亿年）的尺度来衡量一个恒星的生命，那么太阳和其他恒星都过着相当正常的生活。也就是说，在数千万或数十亿年的时间跨度上，它们出生、运转、演化，然后死亡。

为了理解恒星是如何演化的，天文学家必须知道恒星的类型，以及它们在重要方面彼此不同的原因。步骤是将星星"分类"到不同的箱子中，就像人们对硬币或弹珠进行的分类一样，被称为"恒星分类"。这在理解恒星如何运行方面起着巨大的作用。

恒星分类

天文学家利用这些特性，对恒星进行一系列"箱子"分类：温度、质量、化学成分等。根据其温度、亮度（发光度）、质量和化学成分，太阳被归类为中年恒星，处于其生命的"主序列"时期中。

这个版本的Hertzprung-Russell图根据恒星的温度和它们的亮度绘制。恒星在图中的位置提供了所在阶段的信息，以及它的质量和亮度。欧洲南方天文台。

几乎所有的恒星都在这个主序列上度过他们大部分的生命，直到他们消亡;有时是温和的，有时是猛烈的。

关于核聚变

主序列恒星的基本定义：一颗在核心将氢融合为氦的恒星。氢是恒星的基本组成部分，并使用氢生成其他元素。

当一颗恒星形成时，一团氢气在引力作用下开始收缩（拉拢在一起）。在云的中心将生成一个密集的热原型星，成为恒星的核心。

"Cores to Disks"Spitzer Legacy团队使用两个在NASA的斯皮策太空望远镜上的红外相机，搜索星际分子云的密集区域（称为"核心"），寻找恒星形成的证据。NASA美国宇航局/JPL-加州理工学院/N.Evans（得克萨斯州奥斯汀大学）/DSS

密集核心的温度达到至少800万至1000万摄氏度。原恒星的外层压在核心上。这种温度和压力的结合开启了一个称为核聚变的过程。这就是恒星诞生的时间点。恒星稳定并达到一种称为“流体静力平衡”的状态，即来自核心的外辐射压力，被试图自行坍塌的恒星的巨大引力平衡。当所有条件满足时，恒星处在"主序列"上，一生将忙于氢转化为氦的工作。

关于质量

质量在决定给定恒星的物理特征方面起着重要的作用。它还为恒星的寿命和死亡方式预测提供了线索。恒星质量越大，试图使恒星坍塌的引力压力就越大。为了对抗这种强大的压力，恒星需要更高的融合率。恒星的质量越大，核心的压力越大，温度越高，因此融合速率也越大——这决定了恒星多久用尽燃料。

一颗巨大质量的恒星将更快地耗尽氢储量。这使得它比低质量恒星更快地从主序列上脱离，低质量恒星使用燃料的速度更慢。

离开主序列

当恒星耗尽氢时，它们开始将在其核心中熔合氦。这是他们离开主序列的时间点。大质量恒星成为红色超级巨星，然后演化成蓝色超级巨星。它将氦融合为碳和氧。然后，它开始融合这些为氖等等。恒星基本上成为了一个化学制造工厂，融合不仅发生在核心，而且发生在核心周围的层。

最终，一颗质量非常高的恒星试图融合铁。这是那颗星星的死亡之吻。为什么？因为融合铁比恒星所能提供的能量还多。它阻塞了核聚变工厂的生产线。当这种情况发生时，恒星的外层坍塌在核心上。它发生得很快，核心的外缘，以每秒约为70，000米的惊人速度先落。当它击中铁核时，开始向外反弹，并产生一个冲击波，在几小时内撕裂整个恒星。过程中当冲击波前锋穿过恒星的构成材料时，会产生新的、更重的元素。

这就是所谓的"核心崩溃"超新星。最终，外层向太空爆炸并抛洒，剩下的是坍塌的核心，它变成了中子星或黑洞。

蟹状星云是一颗巨大的恒星作为超新星爆炸后遗留下来的残余部分。这张蟹状星云的合成图像由美国宇航局NASA哈勃太空望远镜拍摄的24张图片组成，显示了这颗恒星在物质扩散到太空时长丝状的特征。美国航天局NASA/欧空局ESA/ASU/J.Hester & A. Loll。

当质量较低的恒星离开主序列时

质量介于半个太阳质量（即太阳质量的一半）和大约8个太阳质量之间的恒星，一直重复将氢熔合到氦中的过程，直到燃料被消耗。此时，星星变成了一个红巨星。恒星开始将氦转化为碳，外层膨胀，将恒星变成有规律膨胀与收缩的黄色巨人。

当大部分氦气被融合时，恒星会再次成为红巨星，甚至比以前更大。恒星的外层向太空扩展，形成行星状星云。碳和氧的核心将以白矮星的形式被留在后面。

在遥远的未来，太阳会看起来像这样吗？这个非凡的气泡，像一颗恒星的幽灵，在挥之不去的太空黑暗中游荡发光，可能看起来超自然而神秘，但它是一个熟悉的天文物体：行星状星云，一颗垂死恒星的残余物。这是迄今获得的，由智利北部ESOs超大型望远镜捕获的，鲜为人知的天体ESO 378-1的最佳视图。欧洲南方天文台。

小于0.5个太阳质量的恒星也会形成白矮星。但它们由于尺寸小，核心的压力不足，无法融合氦，因此被称为氦白矮星。像中子星、黑洞和超巨星一样，这些天体不再属于主序列。

作者:John P. Millis, Ph.D