为什么说大多数恒星都处在青壮年时期

几千年来,人类一直在追求长生不老。实际上,人类“不老”的时期——青壮年时期——大约只占人生的50%。相比之下,恒星才算得上真正的“长生不老”:恒星处于主星序上的青壮年时期,占到恒星整个寿命的90%!

小质量恒星的生命历程

恒星一旦形成,便进入了赫罗图的主星序。从主星序开始,恒星依靠氢聚变成氦释放的能量发光,并在那里度过它的绝大部分生涯。这个过程非常缓慢。以太阳为例,太阳每秒钟大约需要消耗6亿吨的氢,而太阳含有2000亿亿亿吨物质,以目前的“燃烧”速度足够它“燃烧”1000亿年。但实际上,太阳不可能“燃烧”那么久,因为一旦核心内的氢耗尽(大约是上述质量的1/10),太阳就要离开赫罗图上的主序位置。即使这样,太阳的青壮年时期也能维持100亿年。恒星质量越大,氢“燃烧”就越强烈,它在主序阶段停留的时间就越短。最亮的OB型星的主序寿命只有几百万年,甚至几十万年,而比太阳质量小得多的K、M型星,主序寿命可与星系的寿命相当,甚至更长。

一旦恒星核内的氢“燃烧”殆尽,氢“燃烧”就会向外层转移,于是恒星开始膨胀。膨胀导致恒星表面温度下降,颜色变红,成为一颗红巨星或者亚巨星,质量更大的可以成为一颗红超巨星。巨星的核心温度很高,足以引起氦的热核聚变反应,生成碳、氧。氦“燃烧”的效率只有氢燃烧的1/10,氦“燃料”又比氢少得多,很高的温度又使氦“燃烧”得很快。所以,恒星的巨星阶段很短,太阳变为红巨星后寿命只有10亿年。巨星的外层大气因为膨胀很快脱落,裸露出碳、氧组成的核心,成为一颗白矮星。质量更大的红超巨星寿命更短,极高的温度使它很快地消耗完所有的核“燃料”,并以超新星爆发的方式结束自己的一生。

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