恒星w恒星是指宇宙中靠核聚变产生的能量而自身能 发热发光的星体。过去天文学家以为恒星的位 置是永恒不变的，以此为名。但事实上。恒星 也会按照一定的轨迹，围绕着其所属的星系的 中心而旋转。恒星是宇宙中最基本的成员。 w除了太阳外，最接近地球的恒星是半人马座比 邻星（Proximal Centauri）它有40万亿公里 远它放出的光须4.2年才能到达地球 w天文学家推断在已知的宇宙当中大概有7 x 1022颗星星这真是一个天文数字。 w很多恒星的岁数在10亿年和100亿年之间有些 甚至接近137亿岁，宇宙被推断的大概岁数它 们的大小由细小的中子星（比一个城市还要小 ）到像北极星一样的超红巨星（super giant) ，比太阳的直径大1000倍，大约是16亿公里） 。 w恒星并不是平均分布在宇宙之中，多数的恒星 会受彼此的引力影响，形成聚星（multiple stars）系统，如双星（binary stars）、三合 星（triple stars）、甚至形成星团（clusters ），及星系（galaxies）等由数以亿计的恒星 组成的恒星集团。 恒星 NASA (Free for Non- commercial use)恒星的诞生 w 天文学家相信恒星是由分子云（molecular cloud）内诞生，当分子 云受到外来干扰，例如附近有星系诞生或超新星爆炸所做成的冲击 ，令分子云某些区域被压缩，形成密度较高的区域，在万有引力的 作用下，这些密度较高的区域开始收缩。 w 随着这些区域慢慢收缩，最终会形成一个球体，这个球体称为原恒 星（Proto-star），其外围会被由尘埃和气体所形成的吸积盘所包 围。 w 原恒星并不是恒星，因为其核心温度并不足以产生核聚变。假苦原 恒星的质量足够大，其核心温度会慢慢增高，最后引发核聚变产生 能量，发出的热力会将外围的气体驱散，这时一颗新的恒星便诞生 了，并进入主序星（Main-Sequence）的阶段。 恒星的演化 w 从主序星阶开始，恒星 核心的温度与压力足够 产生氢融合，不断将氢 原子合成氦原子，产生 能量。核聚变所产生的 辐射压力抵销了重力， 这时恒星进入了稳定状 态，恒星的一生有90%的 时间在这个状态下度过 。 w 恒星的质量越大，燃料 的消耗越快，故此恒星 的寿命就越短。 巨蛇座M16鹰状星云是其中一 个恒星诞生地。图片由哈勃太 空望远镜摄得（右图）质量小的恒星(小于0.4倍太阳质量)w 质量非常小的恒星（称之为红 矮星，red dwarf），如半人马 座比邻星（Proximal Centauri ），它们的燃料会消耗得很慢 ，寿命可维持二三千亿年。当 它们到达生命的尽头，它们会 慢慢收缩使温度上升，成为白 矮星（white dwarf），再持续 冷却及变暗而成为黑矮星（ black dwarf）。 普通恒星-质量小的恒星(小于0.4 倍太阳质量)的演化质量小的恒星的演化: (1)红矮星, (2)白矮星, (3)黑矮星 (本图不依 比例)质量与太阳相约的恒星(0.4倍至4倍太阳质量) w大部分恒星，当核心的氢燃料耗尽之后， 核心周围会堆满核聚变留下的氦气，能量 产生的速度放慢至不足以抗衡重力，氦核 心开始收缩并释放热能。 w当核心的温度足够高的时候，邻近核心的 氢外壳会被燃烧，产生核聚变，令外壳膨 胀。同时，随着外壳膨胀，外壳因表面面 积增加而冷却，成为核心温度高，表面非 常巨大但温度低的红巨星 (red giant)。 例如太阳将于50亿年后膨胀成一颗红巨星 ，将水星与金星吞噬。 w质量比较大的恒星，核心的温度可以将氦 燃点，合成更重的元素(如氧和碳)。这些 核聚变的过程并不太稳定，令恒星产生脉 动，吹出恒星风，将外壳拋开，又或者核 心的温度无法再合成更重的元素，成为行 星状星云。 w失去外壳的核心会冷却下来并开始变暗， 成为白矮星，并持续冷却及变暗而成为黑 矮星。 質量與太陽相約的恆星的演化: (1)主序星,(2)紅巨 星, (3)行星狀星雲 (位於中央的核心會冷卻成白矮 星) (行星状星云的图片来自NASA) 质量大的恒星(大于4倍太阳质量) w质量大的恒星，在氢燃料耗尽之后，不但能将氦合成氧，将核心的氧转化为 碳，其核心温度甚至高得足以将碳合成更重的元素例如硅，直至合成铁。 w由于核心产生高热，恒星的外壳会膨胀得比红巨星更大，成为超红巨星。 w当铁被合成后，恒星便无法将铁合成至更重元素来产生能量，因为这个过程 反过来是需要能量的。由于没有能量产生，核心将会因引力而塌缩，密度亦 越来越高，核心的质子与电子在巨大压力下结合成中子，并产生中子简并压 力抗衡核心的进一步收缩，形成非常坚硬的核心。但在同一时间，核心外围 的物质仍然在急剧塌缩，并与坚硬的核心相撞，产生强大的冲击波，将恒星 的外壳于短时间内炸毁，称为II形超新星。在这一瞬间，比铁更重的元素会 在此时合成，爆炸所产生的光度有时比整个星系所有恒星光度的总和更光。 w超新星爆炸后，恒星可有三种不同的结局: w如果爆炸后残余的核心的质量少于太阳质量的1.4倍，核心会演化为白矮星 。 w爆炸后残余的核心，假如其质量介乎太阳质量的1.4至3倍，中子简并压力便 能抗衡恒星的收缩，形成稳定的中子星。 w但当残余核心的质量大于太阳质量的三倍，中子简并压力也无法抗衡恒星的 收缩，并且再没有任可力量可以阻止恒星的塌缩，形成黑洞。 恒星的死亡恒星的死亡 ( 图片来自香 港大学天文 课程“宇宙的 本质”的讲义 )