啊!耐心的星星,教給我你們的心境,
你們每晚都攀上這古老的天空,
不留空白,不留陰影,不留傷痕,
也沒有年齡的蹤跡和對死亡的驚恐。
——愛默生
原始宇宙基本上由氫原子和氦原子組成,較重的原子核必須在恒星演化的過程中產(chǎn)生。在各種天體形成之前,宇宙物質(zhì)是均勻的。后來,物質(zhì)的密度出現(xiàn)了一些小的起伏。隨著宇宙的膨脹,密度較大的區(qū)域會在自身引力的作用下收縮,形成一個較緊密的集團,隨后分裂成一團一團密集的氣團。這樣形成的氣團叫做星云,它們是恒星的發(fā)源地。
![]() 點燃星系的火焰 NGC4214星系距地球約1300萬光年,當前正用它的星際氣體和塵埃創(chuàng)造新的恒星和星團。 |
如果在星云內(nèi)的某個區(qū)域粒子偶然地聚集得更加緊密,這個區(qū)域就成為一個引力中心,吸引周圍的粒子朝這個區(qū)域下落。這種由于萬有引力的作用而向引力中心匯聚的過程叫做引力塌縮。當粒子朝向引力中心下落時,會將自身的引力能轉(zhuǎn)變成運動動能和輻射能。朝向引力中心下落的粒子會相互碰撞,將運動動能轉(zhuǎn)變成熱能,使星云的溫度升高,導致熱壓力逐漸加強。熱壓力是一種抗衡萬有引力的力,傾向于阻止粒子向中心下落。
在原始星云開始收縮的階段,物質(zhì)密度較低,熱比較容易散失,熱壓力無法與引力抗衡,因此,物質(zhì)急速內(nèi)聚,導致星云中心區(qū)的密度和溫度迅速增高,由此導致熱壓力迅速加強,使收縮減緩下來。當中心區(qū)域的溫度達到2000K時,那里的氫分子開始離解成氫原子,吸收了大量的熱,熱壓力驟然下降。于是,星云的中心區(qū)域便收縮成體積更小、密度更大的內(nèi)核,并釋放出巨大的能量,形成一股強大的星風,阻止了外圍物質(zhì)進一步下落,并在大約1萬年到10萬年內(nèi)將周邊的物質(zhì)驅(qū)散,星云的內(nèi)核漸漸顯露出來。這個內(nèi)核叫做原恒星,它還不是一顆真正意義上的恒星。由于溫度不太高,因此,它的顏色是紅的。
![]() 飛逝的雄鷹 新生的恒星正在鷹狀星云中形成。鷹狀星云位于開放星團M16內(nèi),距離地球7000光年 |
進一步收縮將導致星云的中心區(qū)域變得越來越熱,顏色由紅變黃或變白。當中心區(qū)域的溫度升高到約700萬度時,氫聚變?yōu)楹さ臒岷朔磻_始。星云內(nèi)的氫原子核開始通過一連串的聚變反應生成氦原子核,釋放出巨大的能量,這些能量主要以光和熱的形式表現(xiàn)出來。這時,星云的溫度迅速升高到1000萬度以上,由此引起的熱壓力足以抗衡星云自身的強大的引力。于是,星云不再收縮,內(nèi)部的物質(zhì)達到了平衡狀態(tài),星云轉(zhuǎn)變成一顆穩(wěn)定的恒星。此后,恒星完全用內(nèi)部的熱核反應所釋放的能量來維持自身的光和熱的輻射。處于這個階段的恒星被稱為主序星。