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可觀自然教育中心目錄恆星的介紹恆星各階段的介紹其他資料恒星恒星是在燃燒著的星球，一般來說，恒星的體積和質量都比較大，但由於距離地球太遙遠，星光顯得很微弱。古代的天文學家認爲恒星在星空的位置是固定的，所以給它起名“恒星”，意思是“永恒不變的星”。可是我們今天知道它們在不停地高速運動，比如太陽就帶著整個太陽系在繞銀河系的中心運動，不過其他恒星離我們太遠，以至我們難以覺察到它們位置的變動。恆星的形成是由於巨大、低密度的冷星雲(分子雲)經由重力塌縮，將位能轉變成熱能，當核心的溫度昇高到可以觸發氫融合反應，並變成小而密度高的熱星。星際物質恆星的質量，大多在太陽質的十分之一到數十倍之間。以太陽而言，其質量約是地球的三十三萬倍，可見恆星有相當巨大的質量。能誕生恆星的巨大分子雲，是由近真空的星際物質，經長時間緩慢聚集而成，星際物質主要是由氫、氦、塵埃所組成。恆星的形成儘管肉眼看起來恒星似乎都是一般大的亮點。但是實際上恒星的體積大小相差很懸殊。太陽在恒星中只是中等身材而已。比太陽直徑大千倍以上的恒星非常多，也有直徑僅爲太陽的百分之一甚至更小的恒星。天文學一般採用干涉法和月掩星法等方法，可以測出恒星的角直徑，從而可以求得恒星的真直徑。天文學家根據雙星的軌道資料也可以得到某些恒星的直徑，也可以根據一些恒星的光度和溫度來推算其直徑。恒星的大小根據一顆恒星繞另一顆恒星的運動，可以利用開普勒第三定律計算出恒星的質量關係。質量大的恒星，它就很不穩定，難以存在。如果恒星質量過小，它的中心溫度和壓力不夠，難以産生持久高效核反應提供能量。目前已準確測出質量的恒星不多，還需要不繼許多研究。恒星之間的直徑相差一億倍以上，而恒星之間的質量相差僅幾千倍，所以恒星之間的密度差別是非常驚人了。恒星的質量夜晚的星有的發紅、有的發黃、有的發藍、也有的發白。藍白色的火焰溫度高，紅色的火焰溫度低。天上的星星也是如此。它們的不同顔色代表表面溫度的不同。一般說來，藍色恒星表面溫度在10000K以上，白色恒星表面溫度在11500～7700K。黃色恒星表面溫度在6000～5000K。紅色恒星表面溫度在3600～2600K。新建的光譜L型矮星的表面則是溫度在2000～1500K。恒星的顔色和溫度每顆恒星光譜的譜線數目、分佈和強度等情況均不一樣。這些特徵包含著恒星的許多化學資訊。20世紀初，美國哈佛大學天文臺已經對50萬顆恒星進行了光譜研究。並對恒星光譜進行了分類。將恒星光譜分成主要七種類型。結果發現它們與顔色也有關係，即藍色的“O”型、藍白色的“B”型、白色的“A”型、黃白色的“F”型、黃色的“G”型、橙色的“K”型、紅色的“M”型等主要類型。實際上這是一個恒星表面溫度序列，從數萬度的O型到2-3千度的M型。丹麥天文學家赫茨普龍和美國天文學家羅素，根據恒星光譜型和光度的關係，建起著名的“光譜-光度圖”。恒星的光譜恆星會經歷完整的生命週期(由出生至死亡)，在不同年齡演化成不同的形態－其中包括原恆星(Protostars)、主序星(main-sequencestars)(其中一生90%的時間，都在主序階段渡過)、巨星(giants)、白矮星(whitedwarfs)、中子星(neutronstars)和黑洞(blackholes)。恆星的一生原恆星的核心尚未發生核聚變，它們仍不能稱為真正的恆星。相等於十至二十個太陽質量的大質量恆星，需要大概一萬年才能收縮至太陽系般大小，再成為O或B型星。較小質量恆星會成為金牛座T型星，這類星最後會演化為G、K或M型恆星，金牛座T型星為表面溫度低而非常年青的恆星，四周被星雲所圍繞，所以這種星顏色偏紅，較容易在紅外線波段找到。原恆星當核心氫氣燃燒殆盡之後，質子─質子鏈便會停止(還記得約相等於一個太陽質量的恆星是用質子─質子鏈把氫原子核轉化為氦原子核嗎？而更大質量的恆星則主要使用碳氮氧循環)，剩下的氦核心便會開始塌縮並產生熱，緊鄰核心的氫外殼會被加熱而開始有熱核反應﹐恆星亦同時膨脹。由於總表面面積的增加，恆星會變得極之光亮。雖然核心仍保持熾熱，但膨脹令表面溫度下降，結果星光變紅，最後演化為一顆紅巨星。和太陽質量相若的恆星之死由於恆星的質量超過八個太陽質量，它核心的密度及溫度必然比小質量恆星高，所以熱核反應會以更快速度進行，產生出更多的熱能，恆星會更加光亮，這些恆星通常為O、B或A型恆星，和其他恆星一樣，大質量恆星會在主序階段把氫轉化為氦。有趣的是，恆星質量越大，壽命越短，例如一顆相等於15個太陽質量的恆星，便只有一千萬年的壽命。當大質量恆星走至生命盡頭時，核心條件足以把氦繼續轉化為碳，同時在核心外圍形成一個氦殼。在恆星強大質量的約束下，核心氦聚變成碳的過程能穩定地進行，在核心高熱的煎熬下，恆星外殼會極度膨脹﹐成為比紅巨星更巨大的超紅巨星。典型的超紅巨星比普通紅巨星大上100倍，雖然表面溫度低，但整體光度仍然非常高，絕對星等可達-10(太陽的絕對星等只有4.8)。情況很像燃燒氦，強大的引力足以在核心燃點起碳，而同時維持星體穩定。核心物質不斷聚變為更重的元素，直至成為鐵。我們相信在地球上常見的重元素，例如氧、氦、矽等，其實是在遙遠的過去，在一顆恆星的內部以這個機制產生的。鐵其實是熱核反應的終站。氫轉化為氦會產生能量，但要把鐵結合成更重的元素時，卻反而要吸收能量，這也是為甚麼我們把如鈾等重元素分裂成較輕元素時，可以產生能量的原因。超紅巨星及超新星假若在超新星爆發後，剩餘核心質量介乎太陽質量的1.4至3倍，那麼核心中的電子簡併壓力便再不足以抵抗強大的引力，恆星會進一步收縮，直至電子亦被擠壓至原子核內，和質子結合成為中子。而中子簡併壓力則足以防止恆星進一步收縮﹐(同電子簡併壓力一樣﹐中子簡併壓力並非來自核子反應﹐它可永遠扺抗恆星的引力收縮。)中子星便因此誕生。中子星中95-99%的成分是中子，但仍有少量的質子和電子。一般半徑約為8至16公里，和香港島的大小差不多。由於引力場實在太強大，任何山脈高山皆會被引力蕩平，所以中子星的表面十分光滑。我們相信中子星有一層約一公里厚由重原子核組成的外星殼，之下是一層呈液態的中子流質，最後可能是一個固體核心。中子星白矮星是達至平衡態的熾熱、細小(像地球般大小)恆星，質量約與太陽相若，密度非常高(一茶匙白矮星物質約重15噸)。例如：天狼B星約有一個太陽質量，半徑為地球0.76倍，表面溫度約32,500K，密度約為3×106g/cc。表面重力強大，約為地球表面重力的十萬倍。白矮星緩慢地輻射能量，百億年之後就會變得非常冰冷和暗淡，最後變成黑矮星(blackdwarf)，靜悄悄地在太空中消失。白矮星白矮星•白矮星可以說是恆星的老年，而白矮星的產生方式有兩種:–超新星爆發–來自行星狀星雲超新星爆發•質量較大的超新星爆炸後，把外部的物質炸得四飛五散，成為超新星遺跡，而內部剩下的核若質量較小，則這個「核」便變為白矮星。來自行星狀星雲•當紅巨星越來越膨脹，則它臃腫的外層很難維持下去時，當它消耗完最後燃料殘渣時，連最輕微的擾亂都可能使氣體外表層鬆動，最後紅巨星的外層氣體慢慢向太空飄散在恆星周圍形成「煙環」這種環稱為行星狀星雲。•白矮星上，一塊火柴盒大小的物質就可達1噸左右。白矮星沒有核反應，它是恒星核反應結束以後留下的殘骸，依靠收縮自己的體積來繼續輻射出微弱的能量，最後，太陽將成為一個不發光的“褐矮星”，消逝在茫茫的宇宙中。白矮星的成分•數十年來，天文學家一直懷疑白矮星的構成成分是鑽石,但是直到最近他們才證實了這一推斷。•BPM37093號恒星是一顆漸趨衰落的星球。它的核心部位是一顆閃爍的鑽石，而它的重量達到令人瞠目結舌的100億億億億克拉，也就是1後面加上34個零。來自哈佛-斯密斯索尼安天體物理研究中心的特拉維斯·邁特卡爾夫是這顆寶石的發現者之一。他表示，這顆鑽石星球的直徑大約有2500英里。如果你想研究這顆鑽石的話，你需要用的珠寶放大鏡差不多要有太陽那麼大。這顆鑽石星球位於人馬座，距離地球大約有300萬億英里。在超新星爆發後，如果恆星剩餘質量超過3個太陽質量，中子簡併壓力亦不足以抵抗向內的引力，這時在已知的物理理論裡面，再沒有更強的力能足以與引力一決雌雄，恆星只可以不斷塌縮，成為黑洞。另外愛恩斯坦的相對論斷言宇宙中最高的速度便是光速，所以如所需的逃逸速度大於光速，那麼宇宙中包括光在內的一切都不可能逃離引力的魔掌，這顆恆星便是黑洞。黑洞黑洞是引力極強之地，光線路徑扭曲的程度，足以令光線無法逃跑。在黑洞附近，光線(包括宇宙所有其他物質)能否逃離的分水嶺稱為事件穹界。為甚麼叫事件穹界呢？原因很簡單，由於在事件穹界之內的一切皆不能逃離，所以在這個界限以內發生的一切，將永遠不能為人所知，事件穹界便是事件能為人所探知的極限。我們稱黑洞中心為奇點，很多人以為奇點是一個半徑等於零但密度無限大的地方。其實，比較正確的說法是我們根本不知道那裡是甚麼一回事，因為我們所知的一切物理定律根本不適用於情況如此極端的地方。事件穹界奇點現在讓我們來做一個假設,A君是一個白痴,她準備自己走入黑洞,B君坐著太空船在事界出面看,為了令這個實驗更成功,我們要A君及B君帶上手錶,每一秒鐘就會把訊號傳回太空船.A君開始衝向黑洞,這時它尚在黑洞事界之外,然而引力也是相當強(我不是在說事界以外就不是引力場,我意思是事界之內引力大得連光也逃不掉,靠近事界引力還是相當強,然而光也逃得掉).假設A君腳部比頭部更靠近黑洞,腳部與頭部之引力差形成潮汐力(tidalforce),就如潮汐之形成,把A君拉長,這個現象叫做意大利粉化(spaghettification).1太陽質量黑洞就可把A君拉長300km.A君B君分別在黑洞內外的所見不過我現在假設A君是不死的,它可以繼續它的旅程.它的手錶每一秒都發出訊號,往下望是一片黑色之地方,之後它誇過了事界,踏上了不歸路,在10-5秒內,它就會撞上奇點.A君果然是一個白痴...可是B君將會見到和A君不同之景像,它是不會見到A君踏入黑洞,就算A君已經踏入了事界,B君只會見到A君呆在事界邊緣,因為越接近事界,時間越被彎得厲害,事件傳到B君眼中要越來越長之時間,直至無限長.而A君發出之訊號將會越來越遲到達B君,因為訊號到達B君須要花費能量抵抗引力,訊號不斷抵抗更強之引力,就如逆流而上之獨木舟要更多時間完成旅程,走來B君處須要更多之時間,結果每一下訊號之間的間隔越來越長,最後演變成無限長,B君永遠等不到下一刻之訊號.B君根本不知道A君踏入事界後無情地撞上奇點.妳會覺得很奇怪,為什麼A君和B君可擁有不同之時空觀念,然而不是一早已說過廣義相對論可容許各人擁有不同的時空嗎?越接近事界,時間越被彎得厲害,事件要到達B君眼中需要更長之時間,直至無限長.光越靠近事界,越偏折得強,要花費更多時間來到B君處,直至無限長.一秒發出一個訊號踏入黑洞並撞上奇點看見A君在事界前面定著收到之訊號間隔越來越長B君A君總結黑洞吞噬恒星恒星在被黑洞撕裂前，其中的氣體會被加熱到數百萬攝氏度，導致産生X射線爆發，這個過程釋放出的能量相當於一次超新星爆發。科學家推測，恒星很可能是在與另一恒星近距離相遇後，偏離了原先的軌道，結果與超大質量黑洞距離過近，在黑洞巨大的引力作用下不斷伸展，直至被扯得四分五裂。不過這個黑洞不一定將整個恆星撕毀，恒星的其餘部分可能會被抛入黑洞外的太空。太陽現在剛踏入了它的中年，表面溫度達6000oC，中心溫度高達1500萬度，通過熱核聚不斷燃燒氫氣，萬有引力與輻射壓力互相抵銷，達至平衡。科學家估計其核心的氫氣在五十億年後耗盡，輻射壓力減少，太陽在核心的萬有引力下塌縮，收縮令溫度上升，將離核心不遠處的氫殼層燃點，輻射能量及壓力比以往增加，使太陽的外層氣殼向外膨脹，但膨脹令外殼溫度下降，太陽變成了呈現紅色的「紅巨星」。太陽的半徑估計會膨脹至接近現時地球公轉軌道的半徑那麼大，水星和金星將會被它吞噬！由於其核心溫度極高，不同元素的熱核聚連串出現，最後轉變成鐵（鐵是最穩定的元素），當熱核聚反應快要停下來時，輻射壓力急速減少，在強大的萬有引力下急劇向內塌縮，急劇收縮使大量能量產生，並引發龐大的「