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當主序星核心的溫度超過1000萬度的時候，它主要進行的是質(zhì)子—質(zhì)子反應，反應的最終結(jié)果是4個質(zhì)子結(jié)合形成了1個氦原子核，同時放出能量。如果溫度高于2000萬度，那么碳元素也會參與進來幫助反應，當然，結(jié)果與前者相同。恒星能夠穩(wěn)定存在要歸功于引力和壓力的對抗。壓力阻止引力把恒星進一步縮小，引力阻止壓力把恒星炸的四分五裂。可以想象，假如恒星膨脹，那么核反應產(chǎn)生的熱量就會減少，壓力降低。這時，引力就會起作用，壓制這種膨脹，反之亦然。恒星在主星序上存在的時間取決于它的質(zhì)量。不過，質(zhì)量和壽命的關系有點讓人出乎意料。質(zhì)量越大，恒星的壽命越短。例如，太陽能在主星序生存100億年，而質(zhì)量是太陽8倍的恒星卻只能在主星序生存2000萬年。恒星世界的暴發(fā)戶總是曇花一現(xiàn)。主星序是恒星一生中最美好的階段，正如青年是我們?nèi)松凶蠲篮玫碾A段。但是恒星核心的氫總有消耗殆盡的一天。于是，恒星開始進入悲壯的晚年。質(zhì)量的抉擇走完主星序旅程的恒星擁有一顆氦心，它會繼續(xù)吞噬外圍的氫，產(chǎn)生的熱量讓恒星的外殼膨脹。天文學家把它叫做紅巨星。當太陽變成紅巨星的時候，將會膨脹到水星軌道直徑那么大。（毫無疑問，到時候水星將不復存在，而地球上的海洋也將被蒸發(fā)殆盡。）由于中心核反應的減弱，恒星的核心收縮，這樣反而使核心溫度升高。當溫度足夠高的時候，氦元素也開始聚變。像太陽這樣的恒星，紅巨星階段大約會經(jīng)過10億年。最終，紅巨星因為核燃料消耗殆盡而變成了白矮星，一種主要由氦和碳組成的致密天體，太陽形成的白矮星只有地球那么大。在從紅巨星到白矮星的過渡階段，恒星的外殼向外擴散，形成所謂的行星狀星云——宇宙中最美麗的景象之一。白矮星慢慢冷卻，最終形成不發(fā)光、不發(fā)熱的黑矮星。恒星的一生就這樣結(jié)束了Eyes on me:NGC 6751，“眼睛”星云，一個行星狀星云。©NASA/HST不過，并不是所有的恒星都會這樣度過它的后半生。經(jīng)歷剛才這種情況的恒星質(zhì)量不能超過8個太陽質(zhì)量。而且，質(zhì)量小于0.4個太陽質(zhì)量的恒星的死亡過程更平靜，不會出現(xiàn)行星狀星云。超過8個太陽質(zhì)量的恒星迅速的走完自己的青年時代，然后——如同前面的例子那樣——開始進行氦核聚變。這種聚變會沿著元素周期表一直進行下去，隨后還有氧和氖的聚變、鈣的聚變等等（是否有點古怪？）。恒星需要聚變維持壓力、抵抗引力產(chǎn)生的收縮。不過，越到最后這些核燃料就越不頂用。例如，一個8倍太陽質(zhì)量的恒星擁有的氖燃料可以“燃燒”一年，而硅燃料只能燃燒一天。不用擔心后面的故事，因為硅燃料是這種飲鴆止渴式的核反應的盡頭：硅核聚變的產(chǎn)物是鐵。但是鐵核聚變不再是賺錢的買賣，因為鐵的核聚變需要吸收能量（鐵之后的元素都是這樣）。于是，恒星的核心再也不能依靠核聚變產(chǎn)生壓力。壓力敗下陣來，而引力大舉反攻。恒星猛烈的向核心坍塌（幾乎是自由落體）。把核心變成了一個中子球。正在下落的物質(zhì)與被核心反彈回的物質(zhì)相遇，整個恒星的外殼都被這種沖擊波炸飛。這就是超新星的爆發(fā)（嚴格的說，這是對II型超新星的描述）。當超新星爆發(fā)結(jié)束以后，爆炸中心出現(xiàn)了一個中子星，或者一個黑洞——宇宙間真正的無底洞。這種爆發(fā)也填補了元素周期表上鐵之后的空白——至少填充到了鈾元素。這種爆發(fā)是宇宙間最暴力的事件之一，不過，也是很罕見的事件。在我們的銀河系，每一百年也不會觀測到幾顆超新星爆發(fā)。如果你生于1987年之前，那么你就幸運的經(jīng)歷了一次幾百年不遇的超新星爆發(fā)——超新星1987A。重生的鳳凰當大爆炸發(fā)生之初，宇宙間只有氫、氦這樣的元素，至多還含有鋰。而元素周期表上的其他大多數(shù)元素都是由恒星產(chǎn)生的。當恒星死亡時，這些重元素（天文學家的“重元素”是比氦的原子序數(shù)大的元素）就會擴散到宇宙中，參與下一次的恒星演化。從這個意義上來說，它們就是宇宙的鳳凰。如果你聽到這樣一種描述，會不會產(chǎn)生奇妙的感覺：我們——以及地球上的所有生命都要感謝已經(jīng)死去的恒星。正是它們制造了產(chǎn)生生命的必要元素，例如，我們是有機體，因此需要碳，給人體各部分輸送氧氣（這也是恒星制造的）需要鐵。骨骼需要鈣，我們還需要很多“稀有”的元素（相對宇宙間占絕大部分的氫和氦而言）。因此，一個年輕的宇宙不太可能產(chǎn)生生命——至少不可能產(chǎn)生像我們這樣的生命。我們離不開電腦，感謝恒星為我們制造了硅！有人視金銀為幸福的象征（盡管從自然角度講，金銀并無價值，我也懷疑它與幸福的因果關系），把它們制造成首飾或者餐具。然而你有沒有想到，你的金項鏈是很久以前超新星劇烈爆發(fā)的產(chǎn)物？大約在50億年前，在一片稀薄、朦朧的星云中，因為某種因素——很可能是一次超新星爆發(fā)的擾動——物質(zhì)開始聚集起來。這顆恒星沒有伴星（其實這是少見的情況，宇宙間的恒星大多數(shù)是雙星或者聚星系統(tǒng)），但是在它的周圍慢慢聚集產(chǎn)生了行星——其中一些恒星是由注定要孕育生命的重元素組成的。這顆恒星，就是我們的太陽。當我們思考恒星命運的時候，組成我們身體本身的物質(zhì)變來自于數(shù)十億年已經(jīng)死去的恒星。宇宙與我們有著這樣簡單而直接的聯(lián)系。盡管我們不能直接深入恒星的內(nèi)部觀察它的活動，理論和實驗都表明，我們這種活著的恒星物質(zhì)，能夠理解這宇宙中的鳳凰。封面說明：本期封面的圖片是由哈勃太空望遠鏡拍攝的蜘蛛星云（Tarantula Nebula）局部。畫面的左下角是天文學家所謂的“霍奇301”區(qū)域。在這個區(qū)域中曾有數(shù)顆超新星爆發(fā)，把星云撕扯成了細絲狀，而且還有三顆紅超巨星等待爆發(fā)，在蜘蛛星云的其他區(qū)域中，一些年輕的恒星正在形成。我們在同一個星云中目睹了恒星的出生和死亡，而不必等待數(shù)億年。