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恆星演化是宇宙中最壯觀的過程之一。恆星從巨大的分子雲開始,在引力作用下坍縮形成原恆星,最終點燃核融合反應成為主序星。恆星的質量決定了它的演化速度和最終命運,質量越大的恆星演化越快,壽命越短。
主序階段是恆星最穩定的時期,可持續數十億年。在恆星核心,氫原子核在極高溫度和壓力下融合成氦,釋放巨大能量。這些能量產生的向外輻射壓力與恆星自身引力達到完美平衡,使恆星保持穩定的大小和亮度。恆星的質量決定了它的表面溫度、光度和在主序上的壽命。
對於質量較小的恆星,當核心氫燃料耗盡時,它們會離開主序階段。核心開始收縮並升溫,而外層則膨脹變冷,形成紅巨星。在紅巨星階段,核心溫度足以點燃氦融合反應。最終,外層物質會被拋射到太空中,形成美麗的行星狀星雲,而核心則收縮成為白矮星,這是一個極其緻密的天體。
高質量恆星的演化更加壯觀和劇烈。它們會膨脹成巨大的紅超巨星,核心溫度極高,能夠逐層進行更重元素的融合反應。從氦融合成碳,碳融合成氧,一直到矽融合成鐵。但是鐵核心無法通過融合釋放能量,當鐵核心質量超過臨界值時,會發生災難性的坍縮,引發超新星爆炸,這是宇宙中最劇烈的現象之一。
超新星爆炸後,恆星核心的最終命運取決於其質量。如果核心質量適中,會形成中子星,這是一個極其緻密的天體,直徑僅約二十公里,但質量卻超過太陽。如果核心質量極大,則會坍縮成黑洞,其引力強到連光都無法逃脫。恆星的一生不僅壯觀,更重要的是通過核融合過程製造了宇宙中的重元素,為行星和生命的形成提供了必要的材料。