2.主序星

图6-2 NGC 3244恒星苗 圃

起初，原恒星的大部分能量来自于它坍缩时释放的热量。数百万年后，当坍缩云团的核心温度上升到数百万摄氏度时，巨大的压力和温度会将氢原子核挤在一起形成氦核，这一过程被称为核聚变。核聚变释放的能量可以加热恒星，阻止它在自身引力作用下进一步坍缩。

天文学家把稳定地进行氢-氦聚变的恒星称为主序星，这是恒星生命中最长的阶段。在这一阶段，恒星的亮度、大小和温度将在数百万年或数十亿年的时间里缓慢变化。一颗像太阳这么大的恒星从坍缩开始到形成主序星大约需要5 000万年，并且在大约100亿年的时间里保持在主序星这个稳定阶段。我们的太阳目前处于主序阶段的中间，正值壮年。

主序星约占宇宙恒星总数的90%，它们的亮度、颜色和大小不等。红矮星是主序星中最小的，质量大约是太阳的0.08到0.6倍，表面温度在两三千摄氏度。当红矮星通过核聚变产生氦时，释放的能量将物质带到恒星的表面，在那里冷却并沉降下来，将新的氢带到核心。由于这种持续的搅动，红矮星可以在数万亿年内稳定地烧完其全部的氢，而不像其他恒星那样改变其内部结构。

科学家们认为一些低质量的红矮星，即那些质量仅为太阳三分之一的红矮星，其预期寿命比目前的宇宙年龄还要长，可达14万亿年左右。红矮星的诞生数量比大质量恒星多得多，加上它们的寿命如此之长，所以红矮星占了银河系恒星数量的75%左右。

质量最大的主序星，被称为超巨星，可以达到太阳质量的100倍或者更多，表面温度超过3万摄氏度。超巨星会在几百万年内耗尽它们核心中的氢和氦，然后开始燃烧碳。这种情况一直持续，出现越来越重的元素，直到恒星生成一个气态铁核。然后，核聚变停止，恒星在其自身引力作用下坍塌，这就产生了超新星爆炸。

恒星内部的气体（主要是氢）提供了核聚变的燃料，恒星的质量决定了它消耗燃料的速度。质量较小的恒星燃烧得更缓慢，亮度更低，温度也更低。质量更大的恒星必须以更高的速度聚变燃料，以产生足够的能量阻止它们在自身重量下坍塌。所以，质量很小的红矮星可以持续发光数万亿年，比当前的宇宙年龄还要长，而质量很大的超巨星只能存在数百万年。