天文科普：宇宙上的恒星是怎么诞生的

　　宇宙中的恒星是怎么样诞生的

　每一颗恒星其实都诞生于一个恒星集群之中，周围簇拥着日后会渐行渐远的、年龄相仿的兄弟姐妹。天文学家之所以知道这一点，是因为这样的“恒星育婴室”至今仍有一些存在，它们被称为星团。

　猎户星云的星团也许是其中最着名的：在哈勃望远镜下，猎户星云星团的恒星在朦胧的尘埃和气体云中闪闪发光。在户外你能看到昴星团：它是金牛座中一片模糊的光斑。星团间差异巨大，有的只是几十个成员的脆弱联盟，而有的则是数百万颗恒星的集合。一些星团非常年轻——年龄只有几百万年，其些则诞生于宇宙创生初期。在它们之中，我们能找到处于恒星生命周期任意阶段的恒星。

　依据年龄，以及恒星的数目和密度，星团通常可分为5种类型。最年轻的恒星集群被称为内埋星团(embeddedcluster)，位于浓密的星云中，因而在这种星团中，恒星发出的可见光完全被遮挡，我们只能看到被恒星加热的尘埃发出的红外辐射，无法辨别这些原始星团的精细结构——这是一个永恒的谜题。

　相比之下，球状星团(globularcluster)则是最古老、成员最多的恒星集群。球状星团的年龄可以追溯到宇宙初期，它们可以将多达100万颗的恒星极为紧密地包裹在一起。这些成熟星团的母星云已经消失，其中的恒星清晰可见。然而，即便是最近的球状星团也与银河系的银盘有着相当远的距离，因此天文学家也难以详尽地研究它们。于是，为了有可操作性，我把研究目标限定在了3类星团上，这3类星团位于银河系银盘的平面上，因此观测。

　科学家已经知道，T星协中母星云的质量要远大于其中恒星质量的总和。我想，这一特征可以解释，这些星团为什么寿命较短。质量决定引力的强度：质量越大，引力就越强。因此，如果一个星团中，母星云的质量远大于其成员恒星的总质量，那么这个母星云的引力——而非恒星施加在彼此身上的引力——必定会把该星团维系在聚集状态。如果这个母星云消散了，恒星就会四散开去。天文学家认为，是恒星风(stellarwind，由恒星表面向外出的有力气流)最终吹散了T星协的母星云，释放出了先前被束缚在一起的这些恒星。

　银河系中，另一类容易观测的恒星集群被称为OB星协，这个名字来自其中的两种特别的恒星，即宇宙中最明亮且质量的O型和B型恒星。通常来说，OB星协所含恒星的数目大约是T星协的10倍，其中还有少量O型和B型恒星。猎户星云星团就是一个为人所熟知的例子：它位于约1500光年之外，由4颗大质量恒星和约2000颗低质量恒星组成，也包括了许多金牛T星。在银河系中，猎户星云星团是距离我们较近的区域里恒星密度的(猎户星云距离地球约1500光年)。

　　恒星为什么称为恒星

　恒星之所以称为恒星，是因为它在天空的位置以及它的颜色和亮度看上去并不发生变化。事实上是这样的吗当然不是，恒星也有自己的诞生、演化和死亡。

　想回答恒星是怎么诞生的，就先要解决恒星的能源问题，即恒星能发出这么多的光和热，它到底烧的什么。因为恒星只有启动了这个能源供应的机制并且稳定的持续下去，我们才能说它真正的诞生了。

　在人类知道核反应之前，曾经有人猜测，太阳上烧的应该全是煤炭。且不说这些煤炭来自哪里，我们按照太阳的辐射功率计算，大约只要5000年时间，整个太阳就会被烧完。现在想想，这是不可能的，我们人类的文明也要多于五千年的历史了，没有太阳我们怎么演化至今。

　另外，也曾经有人提出过恒星能源的收缩学说，他们认为，恒星会收缩，在收缩过程中，引力能会释放出来，从而使恒星发出大量的光和热。其实这种学说也是站不住脚的，恒星在稳定的阶段——主序阶段仍辐射出大量的能量，但是并不会发生收缩，所以也不会有引力能释放出来。

　而在20世纪20年代，艾丁顿(曾经在日全食的时候检验过广义相对论的预言——背景恒星的光线经过太阳时会发生弯曲)提出，太阳的能源可能由热核反应供给。但是因为当时人们对核反应知之甚少，他没能给出具体的计算。后来，人们对核反应的了解越来越深刻，才最终解决了太阳的能源问题，原来太阳真的是由其中心的热核反应提供能源的。这个热核反应的原理其实就和氢弹爆炸的原理一样的，都是四个氢原子聚变为一个氦原子的过程。

　其实，星际空间并不是空空的什么都没有。在星际空间中，弥散着很多主要由氢元素组成的星云，恒星就是从这些星云中诞生的。

　　赫赫有名的马头星云其实是一片恒星形成区

　从弥散的原始星云形成恒星，首先要经过一个引力收缩的过程。因为某些原因(金斯不稳定性，感兴趣的可以自己找找相关知识)，星云在自身的引力下开始收缩。原始星云是非常巨大的，在收缩到一定程度后，星云会破碎成很多片，其中的每一片都有可能诞生一颗恒星。

　破碎后的星云碎片继续收缩，在收缩过程中，引力能被释放出来用以加热星云，这样，星云的温度会越来越高，当星云温度变高以后，内部压力就会增加，这个向外的压力就会在一定程度上抗衡引力收缩。

　在收缩过程中，由于恒星已经有了相当的密度，恒星内部的热量已经很难到达恒星表面并辐射出去了，这样，其内部温度就会越来越高，当中心温度达到约800万度以上时，氢的核聚变反应启动了，这可是一个重要的时刻，因为它意味着恒星诞生了。

　星云收缩后形成的原恒星

　此后，恒星进入稳定燃烧阶段——主序星阶段。此时，恒星内部核反应释放能量产生向外的辐射压，用以抵抗恒星自身的引力，恒星进入一个稳定阶段，这一阶段是恒星一生中最长的阶段。像我们太阳，已经在这一阶段燃烧了50亿年，它大概还剩50亿年左右的寿命。

太阳是一颗典型的“黄矮星”，大部分黄矮星的寿命在100亿年左右，太阳也不例外，目前太阳的年龄大约是457亿岁，也就是说我们的太阳大约在45亿年前诞生，而宇宙的年龄是1382亿年，太阳并不是宇宙诞生后出现的第一批恒星恒星，而是在宇宙诞生很久之后才出现的，恒星到底是怎么诞生的？宇宙会一直有新的恒星出现吗？

恒星，是宇宙结构的主要组成部分，宏观大尺度下的宇宙结构基本都是由恒星组成的。所有的恒星都是由大量的氢元素和少量的氦元素组成，其他的元素基本可以忽略不计，宇宙中存在超级多的氢元素，这些氢元素在引力的作用下聚集在一起，就形成了恒星。

恒星诞生后，会消耗内核中的氢元素进行核聚变反应，氢原子聚变成氦原子，释放出大量的能量，这就是为什么恒星可以一直不停地释放热量的原因，整个恒星就是宇宙中一个天然的核反应堆，人类想要掌握可控核聚变技术，就是在制造“人造太阳”。

爱因斯坦的质能方程告诉我们，质量和能量是等价的，所有物质的内部都蕴藏着巨大的能量，以质量的形成表现出来，组成恒星的氢原子是宇宙所有物质中最多也是最轻的，其他更重的原子都是氢原子聚变后诞生的，恒星不仅仅在向外辐射能量，还在偷偷创造物质，恒星内部的核聚变反应会在形成铁原子后停止，这个时候恒星内部的环境已经不足以让铁原子发生聚变了，并且恒星也会开始向下一个阶段演化。

小质量的恒星会演化成白矮星，大质量的恒星会演化为中子星或者是黑洞，不论是白矮星还是中子星，其实都是恒星的内核演化而来，对于整个恒星来说，内核只是很小一部分，在恒星“死亡”后，其实还有大量的氢元素没有被消耗，恒星在自己的最后阶段会开始不断的膨胀， 随着恒星的膨胀，会抛洒出大量的气体和尘埃，这些气体尘埃主要还是氢元素，这些氢元素会飘散在宇宙中形成“星云”。

当星云的密度超过一定程度后，就会在引力的影响下向内收缩，在星云收缩的过程中，新的恒星就诞生了！如果这个星云中，存在一些比较重的元素，就会形成“行星”，这些重元素往往来自于大质量恒星的“超新星爆发”和“中子星碰撞”，地球上的黄金被科学家认为在整个宇宙中都很稀少，这是因为只有两颗中子星碰撞时才能制造出黄金，因此在整个宇宙中黄金的数量都不算多。

恒星可以和星云相互转化，所以宇宙中总是会有新的恒星诞生，除非在未来的某一天，氢元素被消耗太多了，无法形成新的恒星，但是宇宙中氢元素的十分丰富，是其他所有元素加在一起的很多倍，在很长很长一段时间内，都不用担心宇宙中氢元素被消耗一空。

恒星一生消耗的氢元素只是整个恒星中的很小一部分，宇宙中最小的恒星是“红矮星”，并且宇宙中大部分恒星其实都是红矮星，这些红矮星的寿命十分漫长，根据质量不同，红矮星的寿命可以达到上千亿年甚至上万亿年，1000亿年后宇宙是否存在还是一个问题，毕竟现在的宇宙只有1382亿岁，更别说一万亿年后的宇宙了，所以我们不用担心宇宙中的氢元素被消耗一空。

没有人知道宇宙到底存在多少恒星，但是我们可以肯定，全宇宙恒星消耗的氢元素也只是宇宙中氢元素的很小一部分，更别提宇宙中还存在不可见物质“暗物质”了，这些暗物质可能会在无形中影响可见物质，甚至有科学家认为，暗物质会直接形成黑洞。

恒星的演化和生命有些类似，更加神奇的是，我们的银河系和组成物质的基本单位“原子”很相似，原子是由一个原子核再加上围绕原子核运动的电子组成的，我们的银河系的中心存在一个超大质量黑洞，这个黑洞就像是原子核，无数的恒星就像是围绕着原子核运动的电子，或许从更宏观的角度去看，银河系真的只是一个“原子核”，目前人类发现的最大宇宙结构足足有100亿光年大，对于这样的宇宙结构来说，银河系确实就像是一个原子，和其他的众多星系一起组成了宇宙的宏观物质结构，最大和最小，谁又能说的清楚呢？

恒星有：太阳，天狼星，北极星，织女星，

银河系中的恒星约有1610xy11(16乘以10的11次方),约两千多亿颗恒星。

属E0型椭圆星系的NGC4552。该星系位于室女座。

NGC4486，同样位于室女座，属E1型椭圆星系。

NGC4479属于E4型椭圆星系，位于室女座。

NGC205椭圆星系，属于E6型，位于仙女座。

位于六分仪座的NGC3115，属E7型椭圆星系，也有把它归为S0型的。

位于狮子座的NGC3623，属Sa型旋涡星系。

属Sb型的NGC3627旋涡星系，位于狮子座。

猎犬座的NGC5194旋涡星系，属Sc型。左侧是一个矮星系。

NGC3351位于狮子座，属SBb型棒旋星系。

SBc型棒旋星系NGC3992，位于狮子座。

银河系的卫星系“大麦哲伦云”，属不规则星系。

NGC3034不规则星系，位于大熊星座。(NAOJ

人类的所知所想，对宇宙来说究竟意味着什么？尼采说人类一思考，上帝就会发笑，或许我们自诩的智慧和文明，在宇宙看来只是可有可无的一粒尘埃罢了。在人类文明发展的 历史 上，大家都对太阳不吝赞美之词。但宇宙让我们知道了，在它无边的胸怀里，究竟有多少像太阳这么牛的存在。

哈勃望远镜是目前人类观测宇宙的第一窗口，它带来了宇宙恒星的基本情况，人类对此只能默默接受，宇宙中的恒星数量，似乎真的可以用“无穷”来形容。哈勃望远镜1990年发射升空，迅速成为了人类天文学发展的标志性仪器。这个望远镜在地球近地轨道上，没有大气层的干扰，因而会给人带来更清晰和更远的太空观测结果。

大概在1995年，哈勃望远镜拍摄了HDF，也就是“哈勃深空图像”。天文学家估计，整个宇宙中大概有2000亿个像银河系这样的恒星系，而银河系当中的恒星就有约2000亿颗，这个结果已经足以震撼世人，但这才是宇宙恒星数量的冰山一角。

进入21世纪之后，哈勃望远镜再次对着宇宙深处拉远了自己的尽头，拍摄出了HUDF，也就是“哈勃超深空”图像，该图像拍摄到了距离地球最远130亿光年的星系，一度把人类的宇宙观再次放大，但这还不算，2012年，哈勃望远镜经历了多次技术升级，并将自己的焦距调到最大，拍摄了在HUDF区域内的一小片区域，得到了XDF，也就是“哈勃极端深场”，为了拍摄这张照片，哈勃望远镜足足曝光了500多个小时。在XDF这片只占人类全天宇宙万分之一的照片里，科学家们发现了大概1万个星系。

天文学家保守估计，宇宙中的星系数量可能会达到1万亿个。至于星系内的恒星数量，那更是一个天文数字。如果我们假设，每一个星系当中有1000亿颗恒星，那在人类观测到的宇宙里，就有1万亿乘以1千万亿颗恒星，也就是10的23次方。如果我们把宇宙中的恒星比作沙漠里1毫米大小的沙子，那宇宙中的恒星，足以将整个地球的陆地表面，铺上一层1米厚的沙层。

这几乎跟地球沙漠里的所有沙子数量相当。这只是恒星数量，在这么多恒星当中，大家觉得只有地球一颗拥有生命吗？