我们的太阳是一颗十分典型的恒星,现在正处于中年,它已成为测量别的恒星的一把方便的尺子。例如,一颗恒星重20000亿亿亿吨,我们可以换句话把它说成有10个太阳那样重。按照这个标准,新生的恒星包括一个很宽的范围:从0.07个太阳那样重到100个太阳那样重。
在最重的恒星中,核反应进行得最快,因为它的核心最重、压缩得最紧密。较重的恒星就是较亮的恒星,具有较热的表面。我们可以把这些恒星依照一个明确的次序进行排列。大多数恒星属于主序星这种类型。其末端是比太阳为轻的恒星,表面温度只有3000度。处于主星序顶端的是重恒星,发光有10个太阳那样亮,表面温度为30000度或30000度以上。
恒星在把氢聚变为氦的过程中度过它一生的绝大部分时间。因此,主序星阶段确实是恒星的主要时期。恒星的一生在很大的程度上取决于它有多重。重的恒星消耗核材料快,不多久就耗尽它的氢燃料。轻的恒星尽管它提供的核材料较少,但它消耗得很缓慢,反而能用更长得多的时间。
恒星的寿命对我们来说是太长了,所以为了便于比较,我们可以再次把太阳作为参照物。根据理论推测,太阳作为一颗主序星总共要经历100亿年时间。最重的恒星的寿命为这个时间的千分之一。那些很轻的恒星的寿命大概至少要比太阳长100倍。
当一颗太阳那样的恒星死亡时，说它经历主序星阶段后就死亡是不对的。它不是在主序星阶段后再经历一个延伸阶段，而是膨胀为一颗比原来大100倍的巨星。其原因在于十分靠近恒星中心的地方，那里的核反应把氢聚变成了氦。就象一团火的灰那样，这个恒星的中心区域就不产生能量了。但核反应仍在环绕这氦核的一层“薄壳”内进行。计算表明，这种核反应产生比以更多的能量。这种格外多的能量透过恒星向外释放时，导致恒星的外部发生膨胀。当恒星的外壳冷下来时,它就发红光,因而被称为\红巨星\。如果我们可以把整个红巨星切开,那么我们就会发现,它有一个很小很密的核和一个很大的稀薄气体外壳。
与主序星相比,红巨星是不寻常的,因为它们非常巨大,所以它们看起来很明亮，并在我们的视野里显得很引人注目。最著名的红巨星是猎户座中的参宿四;另一个是天蝎座中的大火,其希腊名称的意思是\火星的竞争者\因为它具有灿烂的红色。
恒星变成红巨星后不久难以维持它的巨大的外壳，会变得不稳定起来,外层气体最终进入宇宙空间。这些气体在完全消失之前形成一个环绕垂死恒星的气泡,其情景犹如一个在宇宙中发光的烟环。天文学家把这种气泡叫做\行星状星云\因为当你用一架小望远镜观察时,它们看起来很象一颗行星。
在这种恒星的外壳消失之后,我们能看到这个很小很热的核。其直径只有太阳的千分之一,不如行星地球大,它热得发白光。天文学家把它叫做\白矮星\。因为白矮星非常小,呈现为天穹上一种相当暗淡的天体,因而很难发现。
当白矮星成为另一颗恒星的伴星时,天文学家在追踪白矮星方面是相当成功的。首先发现的是大犬座α的伴星,大犬座α是全天最亮的星,因为它就是众所周知的\天狼星\所以它的小伴星通常被称为\酒店\。
一颗白矮星产生任何一种能量的时间都比较短。它发光仅仅是因为它开始形成时是如此之热。随着时间的推移,它逐渐冷下来,褪为黄色、桔黄色和红色,直至象一团火中将熄灭的烟灰那样,从视野中逐渐全部消失。
超新星！在宇宙中的一种爆发！ 正如1987年天文学家在南半球所看到的那样,大质量恒星具有一种非常戏剧性的结局。一颗以前只有用强威力望远镜才看得见的恒星突然爆发,发光亮得用肉眼就很容易看到。这颗恒星变为一颗超新星而死亡。 一颗大质量恒星在度过了它的主序星阶段之后,会变成一颗红巨星并开始往一颗超新星发展。当一颗大质量恒星用完它核心中的氢之后,就膨胀成为核心完全是氦的红巨星。但这并非是这个故事的结局。在这样一颗大质量恒星里面,温度和压力持续上升,直至氦元素聚变为碳元素。这种核反应产生额外多的能量以维持恒星发光。随着温度和压力的增加,致使碳变为更重的元素,如氖、硅，直到聚变成最稳定的铁为止。
在这一点上,恒星的核好象一个洋葱头, 从里到外具有铁、硅、氖、氦和氢的同心圈层。但这个过程不能带来能量补偿。如果你企图继续溶化铁核,那么这个反应并不产生能量,实际是带走能量。所以,恒星的中心这时是不稳定的。在不过几秒钟内,它完全坍塌。来自坍塌而来的核能波在超新星爆发时摧毁了这颗恒星。
中子星和黑洞
那么一颗超新星的核坍塌将会发生怎样的情况呢?在20世纪30年代,两位在美国工作的天文学家佛里茨.兹维基和沃尔特.贝特猜想到,它会收缩成一个比白矮星还小的球体,完全由比原子还小叫做中子的粒子所组成。
数十年来,这一直是一种理论上的设想。直到1967年秋季的一天,坎布里奇的两位天文学家托尼.休伊特和乔斯林.贝尔获得了来自天空的有规律的信号。他们打消了可能是\小绿人\企图与地球取得联系的想法,现实地改变成认为,他们发现了宇宙中某种天然的光时灯。这种光时灯射出来的光束如同一只旋转灯所发出的闪光。坎布里奇辨的天文学家认出来的这种信号来自一个每秒自转一圈、发射着一束束射电波的宇宙光时灯。根据我们现有知识,只有一种恒星能小得足以如此迅速地旋转,这就是中子星。
现在天文学家己找到数以百计的旋转着的中子星(也就是所谓的脉冲星,因为它们有规律地发射射电波\脉冲\其中之一就是位于蟹状星云的中子星。螺旋形的蟹状星云则是900年前爆发的一颗超新星的遗迹。
一颗中子星的直径只有25公里,其中的物质紧紧地挤压在一起,以致于从中子星里取一块针头那么大的物质就会有100万吨质量。它的引力是如此之强,以致使企图在中子星上着陆的宇航员被压扁,摊开成只有一个原子那么薄的一层。
白矮星和中子星可能看起来极其异乎寻常,但理论却预言会有一种更奇异的\恒星死尸\即一个黑洞。 如果一颗超新星坍塌而成的核太重(比三个太阳还重),那么它就不能以中子星作为结局。它自身的引力是如此之强，,以致它的核继续坍塌,直至成为一个没有大小、密度极大的数学上的点。围绕这个点有一个直径只有几公里的区域,这里引力强得使任何东西、甚至于连光都不能逃逸出去,这就是黑洞。它之所以\黑\是因为它连光也不能逃逸出去,即使如果你企图照亮它,那么这个黑洞也会吞咽来自你的火炬的光束。它之所以是一个\洞\是因为你投入任何东西都会再也出不来了,即使是你可以与之紧紧捆在一起的强大的正在发动的火箭也是如此。
天文学家在20世纪30年代同时预言了中子星和黑洞。但只是在前几年天文学家才发现黑洞的某些证据。在天鹅座有一个强大的X射线射电源,叫做天鹅X-1。天文学家在天穹的这一点上发现有一颗恒星。这颗恒星本身很平常,并不能产生X射线。但问题并不在于这颗恒星本身。它在围绕一颗用普通望远镜看不见的伴星摆动。通过仔细观察这颗可见的恒星,天文学家发现,它那颗看不见的伴星正起着一颗有10个太阳那样重的天体的吸引作用。对中子星来说,这个天体是太重了,所以唯一的可能是,它就是一个黑洞。
新生！新元素的出现!
超新星的爆发并不象征着死亡和毁灭。由于超新星的爆发,把气体驱散到宇宙空间中去,再凝聚成星云。引力可以在这里起作用,使气体星云收缩并凝聚成为一颗恒星。所以一颗恒星就象一只长生鸟,一颗成为超新星的恒星的死亡,可以促使新一代恒星的诞生。当一颗恒星死亡时成为一个行星状星云或超新星时，它把新元素播撒到宇宙中去。诸如碳、铁、金以及甚至是铀和别的放射性元素之类的新元素是在恒星生存时期或是垂死挣扎时增添的。所以,这些新生恒星将包含较少的氢和较多的新增元素。
现在天文学家确信,当宇宙在大爆炸中开始时,这些气体几乎全是氢和氦。垂死的恒星形成所有别的元素,包括形成地球的硅、氧、铁和构成我们身体的碳和其他元素。所以,我们应把我们不寻常的存在归功于过去若干代恒星的产生与死亡。
约等于1个太阳 气体星云 主序星 质量大于1个太阳 红巨星 白矮星 暗矮星 1.44—2太阳质量 中子星 超红巨星 白矮星 超过3个太阳质量 黑洞