大质量恒星寿命较短的直接证据可以在星团中找到。在 第 十 三 章 , 我们曾经提到星团内的成员星是同时诞生的, 所以年纪亦理应差不多, 那么它们最主要的分别便只剩下质量。换句话说, 星团内寿命短的星应该已经死去, 当我们把星团内的星以赫─ 罗图的形式绘画出来时, 我们发觉位于图中左上角的大质量恒星果然已经步入死亡阶段,离开了主序星的行列。而 在 主 序 转 捩 点 上 的 则 为 即 将 死 亡 的 恒 星 。由以下两幅赫─ 罗图中, 我们可断言右图表示的星团比较年老。
主序星的光度和大小十分稳定, 或者你可以说相对于恒星的死亡舞曲, 主序阶段相当「 沉闷」 。我们已经探讨过质量如何影响恒星的诞生, 现在我们会看看质量又如何影响一颗恒星的死亡过程。在这一章内, 我们会讨论质量比太阳少或和太阳相若的恒星的命运。
当我们的太阳演化为一颗红巨星的时候, 它会涨大到地球现时的位置﹐ 而把地球吞噬。下图显示了地球、 现在的太阳和典型红巨星的大小比较。
所有红巨星都是变星, 当外壳不断膨胀, 氦核心同时不断收缩加热, 直至足以燃烧氦( 我们称之为 氦 闪 ) 为止, 即把三颗氦原子核结合为一颗碳原子核。由于这时燃烧氢和氦以产生能源的过程并不稳定, 星体除了会不断脉动外, 更会产生强劲的恒星风把外壳「 吹掉」 。最后整个外壳会被抛出外太空, 成为 行 星 状 星 云 。下图是M57 戒指星云─ 一个能用小型望远镜轻易看到的深空天体。以下的行星状星云则是哈勃太空望远镜的杰作。
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由于核心热力不足以把碳燃点起来, 所以当所有氢和氦皆告用罄时, 恒星便会开始收缩, 并变得越来越暗, 最后成为 白 矮 星 。这 时 候 , 电 子 简 并 压 力 ( 虽然过于简略和不准确, 但电子简并压力可勉强看成是来自电子挤至互相触碰时所造成的抵抗力) 成为了抵抗恒星进一步塌缩的主要力量。电子简并压力并非来自任何核反应﹐ 所以它能永远抵抗恒星的引力。
一颗典型的白矮星比地球略小, 但质量却和太阳差不多, 密度是岩石的30 万倍。当白矮星把所有能量辐射完毕, 它便会成为 黑 矮 星 。但这个过程所需时间比宇宙现在的年龄更长, 所以我们相信宇宙中仍没有黑矮星的存在。下图勾勒出一颗相等于一个太阳质量恒星的演化路径。
在以下的赫─ 罗图中, 太阳正位于主序上。五十亿年之后, 太阳将会演化为一颗红巨星, 这个阶段的恒星十分不稳定, 最终将会把外壳抛掉, 形成行星状星云。最后, 太阳会迅速沿着演化曲线变成位于图中左下角的白矮星。
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