宇宙小课堂：*********

宇宙小课堂：恒星的一生（下））

恒星的衰败

大家好，这里是北京天文馆副研究员，首席编导刘茜的科学小课堂。今天我们接着上一次，继续来讲讲恒星怎么度过自己一生的。

恒星这一辈子啊，一切都是被自己的质量决定的。质量决定了它出生和死亡的方式，也决定了它这一辈子，是不是能有一段平平静静的时光。

关于恒星 由刘茜老师绘制

成为恒星的标志，就是它开始稳定地，靠核反应来发光发热。先来讲我们最熟悉的恒星——太阳。太阳大约是在46亿年前诞生的，也就是说，在46亿年前，就开始靠核反应来发光发热了。随着年龄的增加，太阳现在变得稍微亮了一点，以后它的亮度，还会以非常慢的速度一点点增加，体积也会一点点增大。这样平静的日子，太阳已经持续了40多亿年，还会再持续大约50亿年。

太阳还能继续平静50亿年 图片来自pixabay.com

大概50亿年之后，太阳的核原料就快要花光了。这时，它会像吹气球一样膨胀起来，变成一个超级大胖子，颜色也会从现在的黄色变成红色。这种红色的大胖子叫红巨星，红巨星都是后来膨胀变大的，这区别于跟一生下来就是大胖子的蓝巨星。太阳变成红巨星之后，直径是现在的200倍，能把离它最近的水星和金星，都吞到肚子里，地球几乎也要碰到太阳表面了！

太阳的一生。从左到右，每个“太阳”之间大约相差10亿年，110亿岁的太阳，将成为一颗红巨星Credit：ESO/M. Kornmesser

太阳在红巨星的阶段，还能再坚持一段时间。然后，它的核反应就会彻底停止，不再产生能量。没有了能量从里向外的支撑，太阳的中心就要被自己的引力压垮，密度变得特别特别大，成为一颗白矮星。白矮星的物质成分主要是碳和氧。别看太阳在红巨星的时候，是那么大的一个巨无霸，到它最后变成白矮星的时候，直径也就和地球差不多。如果我们能用白矮星上的物质做成一颗骰（色）子，那这颗骰子的质量有整整一吨，差不多一辆小轿车那么重。白矮星自己不产生能量了，可是它曾经是太阳的核心，太阳在生命的最后，留给它非常高的温度，所以它还是非常明亮的。再以后，随着时间的流逝，白矮星会慢慢冷却下来，到那时，它就不再是白色的，也不叫白矮星了，而要叫做黑矮星。

左边的白矮星叫天狼B，质量相当于太阳的98%，它的直径和地球相当，但因为密度特别大，所以表面引力是地球的35万倍！credit：ESA/NASA

刚才我们说的只是太阳的中心。太阳不光有中心，它还有外壳。在生命的最后，太阳的外壳会被抛到宇宙空间中，变成一朵星云。质量比较小的恒星外部，会形成这样的星云。它们在望远镜里看起来，跟行星差不多，有一个小小的圆面，所以叫行星状星云。所以，白矮星和行星状星云，就是太阳，以及质量不超过十个太阳的恒星们，最后的模样。

位于宝瓶座的螺旋星云，是典型的行星状星云Credit：ESO

就像我们一直说的，恒星的一生都由质量决定。那些质量相当于十几个、几十个太阳的恒星，寿命就比太阳要短多了！不过它们的一生中，还是有一大把平静时光的。在生命的最后，它们大多也会变成红巨星或者红超巨星。它们的质量更大，中心的核也更大，最后收缩得也更厉害，又会变成另外一种比白矮星体积更小、密度更大的天体，那就是中子星。

一粒沙子那么大的中子星物质，就能有一座小山那么重！中子星的直径一般只有10千米左右，可是你能想象吗？质量越大，中子星的直径反而越小。

把一颗中子星放在地面上，跟一个城市差不多大。Credit：NASA/GSFC

中子星表面的温度、引力和磁场比起白矮星又要更厉害得多了。它沿着磁轴的方向发出强大的辐射，同时还飞快地旋转着，就好像是宇宙里的一盏巨大的探照灯，不停地扫来扫去。每当它自转一周、扫过地球一次，地球上就会接收到一次电磁信号，在仪器上产生一个脉冲。所以天文学家又把这种星星，叫做脉冲星。脉冲星几乎全都是中子星。自转最快的脉冲星周期是毫秒级别的，也就是说，一秒钟就要自转上百次！

脉冲星的辐射和自转图片来自维基百科，作者为维基百科用户Mysid和Jm smits

按照科学家的计算，中子星能支撑住不超过三个太阳的自身压力。如果恒星最后剩下的质量超过太阳的三倍，它就会继续收缩，成为黑洞！在形成中子星，或者黑洞的同时，恒星会在一瞬间释放出非常非常多的能量，显得超级明亮，同时，它会把大量物质猛烈地抛向太空，这就是超新星爆发。

如果你在夜空中突然发现一颗从没见过的亮星，在持续一段时间之后，又很快暗下去，那它说不定就是一颗超新星了。超新星爆发留下的遗迹，也会形成美丽的星云。

蟹状星云的形状像一只螃蟹。它是一个超新星遗迹，人们在1054年观察到了那次超新星爆发。Credit：NASA, ESA, J. Hester and A. Loll (Arizona State University)

好了宝贝儿，今天的科学家小课堂就到这儿了。黑洞到底是什么样子的？我们下一集小课堂，就来一探究竟。你知道太阳在50亿年后，会变成什么样子吗？在留言里告诉我吧。