一口气搞懂恒星的宿命

再比如：质量最大的R136 a1，大概是351倍的太阳质量。

因此，恒星并不能用统一标准对待。于是，科学家对恒星进行了分类，在大规模的统计中，得到了一张大名鼎鼎的赫罗图。从左上到右下对角线上有一条带状，就是主序星带。

我们大致可以下这样的结论，那就是恒星的质量大概在0.08个太阳质量到350个太阳质量之间。在宇宙中是质量为王的，也就是说，恒星最后的宿命其实和质量是高度相关的。那么，恒星都有哪些终局呢？今天，我们就来聊一聊：

红矮星大概在0.08个太阳质量~0.5个太阳质量，由于质量不大，引力也就不够大，内核的温度也不会非常高，因此，核聚变反应会非常温和。按照目前的理论，红矮星的寿命会非常非常长，可以达到千亿年。

当核心的氢烧完之后，核心的温度并没有办法点燃氦的核聚变，因此只能慢慢等着熄灭，红矮星到了晚期会越来越暗，最后变成一颗黑矮星。

这里多补充一句，红矮星的演化其实还是一个“谜”，这是因为我们只有理论，而没办法实际观测到。主要是红矮星的寿命很长，而宇宙到目前也不过138亿年，因此宇宙目前还没有出现过红矮星的死亡。

这类恒星质量大概在0.5个太阳质量~3个太阳质量，太阳就属于这个区间的。

同样的，当氢逐渐烧完之后，核心会迅速收缩，引力势能转化为热能，于是恒星核心的温度会快速上升，同时核心周围的物质也会被推开，所以，这类恒星都会膨胀得很大，太阳到达这个时期时，直径要夸大200倍左右，体积可以达到地球轨道附近，称为一颗红巨星。

当恒星核心温度达到1亿度，这时候氦也会被点燃氦-4会新聚变成铍-8,。但由于铍核特别不温度，导致铍-还会裂变成2个氦-4，不过同时还会发生氦-4和铍-8的反应生成碳-12，氦-4还会继续和碳-12生成氧-16。

当氦也烧完之后了，此恒星就会剩下一堆碳和氧，引力会让核心一步步收缩，但温度还不足以点燃碳和氧的核聚变。收缩产生的内能会迫使靠近核心的壳层中的氦继续核聚变。于是，壳层会膨胀开来，逐渐和核心脱离，弥漫在整个星际空间当中成为行星状星云。

随着燃料地慢慢耗尽，星云就无法被照亮了，于是，会逐渐暗淡下去，整个过程大概也就5万年左右。这是壳层的情况，我们再来看看内核，内核一直在对抗引力，最终电子简并力和引力形成了新的平衡，就会成为一颗白矮星。

至于电子简并力，指的是电子按照泡利不相容原理，需要按照一定的规则排排坐，不可以有相同的状态，因此，这种量子效应会产生类似于力的作用，用以抵抗引力对内核的作用。

中等质量的恒星通常指的是质量为3到8倍太阳质量的恒星，这类恒星和上面讲到两类恒星是一样的，一开始也要经历氢的核聚变，然后紧接着是氦的核聚变。小质量恒星基本上就停在了氦核聚变，而中等质量的恒星还可以继续收缩，此时内核温度可以达到8亿度，这就可以把碳点燃，生成镁、硅、磷、硫等元素原子核。

不过，碳发生核聚变反应的速度特别快，连一秒钟都不到就会把所有的碳都给烧完了，所以，它并不是像前面的那些情况那样温和地烧，而是一下子全炸了，外壳都会被炸开，这也就是Ia型超新星爆炸的其中一种，整个过程也被称为碳闪。

如果这颗恒星属于质量比较小的恒星，那内核还会收缩形成一个颗白矮星。如果这颗恒星的质量比较大，那碳闪就会把所有的物质都抛洒太空当中，一切荡然无存，只留下弥漫星云。

除此之外，还会有一种情况更加普遍，那就是在双星系统当中，主星由于个头更大，因此演化速度比较快，最先成为了一颗白矮星，等到伴星发展到红巨星时，也就是体积剧烈膨胀时（太阳变成红巨星时，半径会半大200倍），主星就会通过自身的强大的引力把伴星的质量都吸积到主星上。这样主星就会获得额外的质量，进而引爆超新星爆炸，这也同样是Ia型超新星爆炸中的其中一种。

这类恒星的质量大概都在8倍太阳质量以上，同样的，它也是从氢还是进行核聚变反应，然后是氦，再然后是碳和氧，中等质量恒星并不能让碳缓慢进行，但超大质量恒星可以，同样是依靠的是自身强大的引力。

碳燃烧先生成镁、硅、磷、硫、氖和钠。烧完之后，在引力作用下，

• 当内核温度达到10亿度，开始燃烧氧，生成硅、磷、硫等。
• 当内核温度达到20亿度，开始烧氧烧剩下的那些原子核，形成原子序数更大的原子核。
• 当内核温度达到30亿度，开始燃烧硅，并且生成铁等原子核。

实际上，铁是比结合能最大的元素，因此促使它反应其实特别难，根本原因在于，反应前后，没有释放出大量能量，反倒需要输入大量能量，也就是入不敷出。这时候的恒星是十分臃肿的，里面是分层的，最内核是铁，然后是硅聚变依次往外。

这时候的恒星就像洋葱一样，一层一层的，每一层对应的元素都不一样。

当内核温度达到40亿度时，光子会穿入铁原子核内，把铁原子核击碎，并释放出原子核内的中子和质子，质子与电子相遇后会成为中子，整个过程会消耗掉大量的能量，在引力的作用下，恒星迅速坍缩，核心只留下中子星或黑洞，然后引爆II型超新星爆炸。

以上就是各类恒星的终局，可以说，不同的质量所对应的结局就不同，下图就总结了不同质量的演化过程，我们大致可以这么理解，恒星说白了就是在烧原子核，但能不能烧的动，完全取决于温度，而温度又和引力有关，引力和自身质量有关，所以，恒星能烧到什么样的程度和自身质量有关，质量越大，生成物的原子序数就可能会越大，而铁原子核是一个坎，恒星迈过去就会成为一个中子星或者黑洞。

其实在恒星的演化过程中，一直伴随着新元素的生成，那这些元素都是从哪些方式来的呢？仅仅是依靠恒星核聚变么？实际上，并不是，恒星核聚变只是产生了部分的元素，但并不是全部的元素，具体是咋回事，我们下次再说。