恒星演化

恒星演化是恒星在生命过程中所经历急遽变化的序列。恒星依据质量，一生的范围从质量最大的恒星只有几百万年，到质量最小的恒星比宇宙年龄还要长的数兆亿年。所有的恒星都从通常被称为星云或分子云的气体和尘埃坍缩中诞生。在几百万年的过程中，原恒星达到平衡的状态，安顿下来成为所谓的主序星。恒星大部分的生命期都在以核聚变产生能量的状态。最初，主序星在核心将氢融合成氦来产生能量，然后，氦原子核在核心中占了优势。像太阳这样的恒星会从核心开始以一层一层的球壳将氢融合成氦。这个过程会使恒星的大小逐渐增加，通过次巨星的阶段，直到达到红巨星的状态。质量不少于太阳一半的恒星也可以经由将核心的氢融合成氦来产生能量，质量更重的恒星可以依序以同心圆产生质量更重的元素。像太阳这样的恒星用尽了核心的燃料之后，其核心会塌缩成为致密的白矮星，并且外层会被驱离成为行星状星云。质量大约是太阳的10倍或更重的恒星，在它缺乏活力的铁核塌缩成为密度非常高的中子星或黑洞时会爆炸成为超新星。虽然宇宙的年龄还不足以让质量最低的红矮星演化到它们生命的尾端，恒星模型认为它们在耗尽核心的氢燃料前会逐渐变亮和变热，然后成为低质量的白矮星[2]。恒星的变化非常缓慢，甚至数个世纪之久也检测不出任何变化，所以单独观察一颗恒星无法研究恒星如何演化。因此，天文物理学家藉其他替代方法，例如观察许多在不同生命阶段的恒星，并且使用电脑模拟来推断恒星结构。

基本信息

中文名
恒星演化
外文名
stellar evolution
概念
恒星诞生、成长成熟到衰老死亡
领域
天文学
总趋势
密度增大
本质
恒星在其生命期内演化的理论
终态
白矮星、中子星、黑洞

简介

恒星演化

恒星由于演化而在质量一密度图上移动，但保持在虚线方框内。图A3是方框区的放大，表示出恒星在不同演化阶段其中心发生的主要热核反应。

由于引力的控制，恒星演化的总趋势是密度增大（在图中向下移动），而质量丢失、碎裂、不稳定或爆炸等现象使其质量减小（在图中向左移动）。恒星的演化必定以三种可能的冷态之一为终结：白矮星，中子星，黑洞。

恒星演化论，是天文学中，关于恒星在其生命期内演化的理论。

由于单一恒星之演化通常长达数十亿年，人类不可能完整观测，目前以计算机模型模拟恒星的演变。

演化阶段

诞生

恒星演化

恒星的演化开始于巨分子云。一个星系中大多数虚空的密度是每立方厘米大约0.1到1个原子，但是巨分子云的密度是每立方厘米数百万个原子。一个巨分子云包含数十万到数千万个太阳质量，直径为50到300光年。在巨分子云环绕星系旋转时，一些事件可能造成它的引力坍缩。巨分子云可能互相冲撞，或者穿越旋臂的稠密部分。邻近的超新星爆发抛出的高速物质也可能是触发因素之一。最后，星系碰撞造成的星云压缩和扰动也可能形成大量恒星。

坍缩过程中的角动量守恒会造成巨分子云碎片不断分解为更小的片断。质量少于约50太阳质量的碎片会形成恒星。在这个过程中，气体被释放的势能所加热，而角动量守恒也会造成星云开始产生自转之后形成原始星。

恒星形成的初始阶段几乎完全被密集的星云气体和灰尘所掩盖。通常，正在产生恒星的星源会通过在四周光亮的气体云上造成阴影而被观测到，这被称为博克球状体。

质量非常小（小于0.08太阳质量）的原始星的温度不会到达足够开始核聚变的程度，它们会成为褐矮星，在数亿年的时光中慢慢变凉。大部分的质量更高的原始星的中心温度会达到一千万开氏度，这时氢会开始聚变成氦，恒星开始自行发光。核心的核聚变会产生足够的能量停止引力坍缩，达到一个静态平衡。恒星从此进入一个相对稳定的阶段。如果恒星附近仍有残留巨分子云碎片，那么这些碎片可能会在一个更小的尺度上继续坍缩，成为行星、小行星和彗星等行星际天体。如果巨分子云碎片形成的恒星足够接近，那么可能形成双星和多星系统。

成年期

成年期时形成主序星

恒星演化

恒星有不同的颜色和大小。从高热的蓝色到冷却的红色，从0.5到20个太阳质量。恒星的亮度和颜色依赖于其表面温度，而表面温度则依赖于恒星的质量。大质量的恒星需要比较多的能量来抵抗对外壳的引力，燃烧氢的速度也快得多。

恒星形成之后会落在赫罗图的主星序的特定点上。小而冷的红矮星会缓慢地燃烧氢，可能在此序列上停留数千亿年，而大而热的超巨星会在仅仅几百万年之后就离开主星序。像太阳这样的中等恒星会在此序列上停留一百亿年。太阳也位于主星序上，被认为是处于中年期。在恒星燃烧完核心中的氢之后，就会离开主星序。