知識(shí)點(diǎn)I：描述恒星的物理方程
恒星內(nèi)部溫度非常高，呈現(xiàn)等離子體狀態(tài)，原子理論也變得相對(duì)簡(jiǎn)單多了。恒星內(nèi)部密度很大，但等離子體態(tài)也可以算作氣體，氣體狀態(tài)方程比固體、液體要簡(jiǎn)單許多了。由于我們并不了解恒星內(nèi)部的具體情況，也為了方便處理這些問(wèn)題，需要先做一些假設(shè)：1、假設(shè)恒星為球?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)；2、假設(shè)恒星所有物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)是各向同性的；3、假設(shè)恒星內(nèi)部處于穩(wěn)定狀態(tài)，處處滿足流體靜力學(xué)平衡條件；4、除特定問(wèn)題外，不考慮磁場(chǎng)力、潮汐力和自轉(zhuǎn)。在這些前提下，天文學(xué)家主要用到的公式如下：
在實(shí)際計(jì)算中使用質(zhì)量方程將半徑轉(zhuǎn)化到以r為半徑的球體內(nèi)的質(zhì)量M作為自變量。此外，如果要探討恒星的演化的話，還要考慮基本方程中所有物理量函數(shù)隨時(shí)間變化的情況，也就是關(guān)于質(zhì)量和時(shí)間的二元函數(shù)，編成偏微分方程組。這種通過(guò)理論計(jì)算得到恒星的狀態(tài)的方法，被稱為恒星的理論模型。
知識(shí)點(diǎn)II：從星塵到星云
恒星來(lái)源于星際物質(zhì)。星際空間非?？諘绾拖∈瑁骄芏葏s只有10^-24g/cm3，想到那個(gè)魚(yú)每立方厘米只有1個(gè)氫原子。要不怎么叫太空呢，因?yàn)樗鼘?shí)在是太空了。星際物質(zhì)會(huì)受到非常偶然的引力擾動(dòng)而出現(xiàn)密度不均勻的情況，只要質(zhì)量和密度的組合滿足一定的條件，引力會(huì)起到主導(dǎo)地位，這些星際物質(zhì)就會(huì)濃縮成更大的星云，密度可以達(dá)到每立方厘米幾千個(gè)原子。
M16鷹狀星云中的塵埃柱
知識(shí)點(diǎn)III：從星云到星胚
緊接著星云中的氣體和塵埃的密度大到一定程度后又會(huì)分裂成較小的星云團(tuán)塊，星云發(fā)生坍縮的尺度與密度的平方根成反比。母體星云的密度越大，就會(huì)碎裂成更多尺度較小的小星云。小星云的密度又會(huì)慢慢變大，達(dá)到一定程度，又會(huì)裂成尺度更小的下一代小星云，直到質(zhì)量介于太陽(yáng)的0.05倍到200倍之間。這些小的星云團(tuán)塊會(huì)繼續(xù)濃縮，有可能發(fā)育成新的恒星，因此被稱為“星胚”。星胚密度大約為每立方厘米6萬(wàn)個(gè)氫原子，直徑可以達(dá)到太陽(yáng)的500萬(wàn)倍。
M42獵戶座大星云里的星胚
知識(shí)點(diǎn)IV：從星胚到原恒星
剛開(kāi)始的時(shí)候，氫元素可以以分子形式存在，對(duì)輻射是透明的，密度也是均勻的。但是質(zhì)量大的地方能獲得更大的引力，形成一個(gè)引力中心區(qū)域，密度不再均勻，越往中心就越密集了。隨著氣體和塵埃的收縮，會(huì)形成更大的壓力，氣體被壓縮后溫度也會(huì)升高。在壓縮到只有原來(lái)半徑的1/2500（約木星軌道大小）時(shí)，溫度已經(jīng)逐漸升高到2000開(kāi)，密度也已經(jīng)大到對(duì)輻射不透明了。由于熱量被包裹起來(lái)，溫度進(jìn)一步升高，氫分子分解為氫原子。
中心區(qū)域繼續(xù)收縮，核心越來(lái)越稠密，直到幾乎所有的質(zhì)量都落到一個(gè)太陽(yáng)半徑左右的范圍內(nèi)，溫度高到將氫原子電離。氣體和塵埃變成了厚厚的外殼遮蓋著核心，外界不易看到里面的光。由于還沒(méi)發(fā)生核聚變反應(yīng)，我們稱它是“原恒星”。
根據(jù)不同的波段（溫度）可大致將原恒星可分成4類：
第0類，亞毫米波段，年齡約數(shù)萬(wàn)年；
第I類，遠(yuǎn)紅外波段，年齡約數(shù)十萬(wàn)年；
第II類，近紅外波段，年齡約數(shù)百萬(wàn)年；
第III類，可見(jiàn)光波段，年齡約數(shù)千萬(wàn)年。
金牛座HL原恒星盤
知識(shí)點(diǎn)V：從原恒星到主序星
當(dāng)原恒星內(nèi)部的溫度繼續(xù)升高到1000萬(wàn)開(kāi)時(shí)，氫聚變?yōu)楹さ姆磻?yīng)開(kāi)始了。核反應(yīng)產(chǎn)生的能量是巨大的，伴隨著劇烈的爆發(fā)，原恒星的外殼變得透明，可見(jiàn)光突然從核心區(qū)噴涌而出，將四周的氣體和塵埃照亮，一顆主序星誕生了。
1965年，日本天文學(xué)家林忠四郎推導(dǎo)出來(lái)5種不同質(zhì)量的原恒星演化到主序星的進(jìn)程。如30倍太陽(yáng)質(zhì)量的原恒星只需要2萬(wàn)年就能從原恒星達(dá)到主序星，它將出現(xiàn)在赫羅圖的左上角；10倍太陽(yáng)質(zhì)量的原恒星需要30萬(wàn)年；我們的太陽(yáng)需要3000萬(wàn)年；質(zhì)量為0.2倍太陽(yáng)質(zhì)量的小恒星，需要大約10億年才變成主序星，它將出現(xiàn)在赫羅圖的右下角。它們未來(lái)生命大部分時(shí)間都將在主序上度過(guò)，質(zhì)量為30倍太陽(yáng)質(zhì)量的恒星，壽命小于100萬(wàn)年；質(zhì)量為太陽(yáng)2倍的恒星，壽命大約為10億年；質(zhì)量為太陽(yáng)0.2倍的恒星，壽命將長(zhǎng)達(dá)2萬(wàn)億年。
不同質(zhì)量恒星主序前過(guò)程
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