恒星的生命历程是怎样的？
在晴朗无月的夜晚，当你抬头仰望天空，你会看到成千上万的恒星排列成各种形状，或者说是星座。这些恒星发出的光线经过长途跋涉到达地球。那么，恒星是什么呢？它们距离我们有多远？恒星都是一样的吗？它们周围还有其他行星吗？
恒星是巨大且发光的热气球，气体大多为氧气和氦气。有些恒星离我们很近，而另一些离我们则非常遥远。有些恒星是独自挂在天上，另一些则有自己的伙伴（双星），还有一些是拥有数千颗甚至数百万颗恒星的星群中的一分子。并非所有的恒星都是相同的，它们在大小、温度、颜色和亮度等方面差异很大。
恒星的特征
恒星有很多特征，可以通过研究恒星发出的光线进行测定。这些特征包括以下几点。
☆ 温度和光谱。
☆ 亮度、光度和辐射。
☆ 质量和运动。
◎温度和光谱
有些恒星温度极高，而另一些则温度较低。我们可以通过恒星发出的光线的颜色来判断恒星的温度。如果你注意观察过炭火烧烤，你应该知道发红光的炭火比发白热光的温度低。恒星也是一样，蓝色或白色的恒星比黄色的恒星温度高，而黄色的恒星又比红色的恒星温度高。如果你观察一下恒星发出的最强烈的颜色（或波长），你可以推测出它的温度。通过恒星的光谱，你可以了解恒星内部的化学元素，因为不同的元素，比如氧、氦、碳和钙，吸收光线的波长不同。
◎亮度、光度和辐射
当你遥望夜空，你会发现一些恒星比另一些要亮。有两个因素决定了一颗恒星的亮度。
◇ 光度：在一定时间内释放的能量总量。
◇ 距离：与我们距离有多远。
探照灯要比小手电筒发出的光线更强。也就是说，探照灯亮度更高。不过，如果探照灯距离你有8千米，它就显得没那么亮了，因为随着距离的递增，光的亮度会随之减少。离你8千米远的探照灯看起来和离你15厘米远的小手电筒一样亮。恒星也是一样的道理。
天文学家可以通过在望远镜的一端安装光度计或CCD（电荷耦合器件），来计算一颗恒星的亮度。如果掌握了一颗恒星的亮度和与它的距离，人们就可以算出这颗恒星的光度[光度=亮度×12.57×（距离）2]。
同时，亮度也与恒星的大小有关。恒星越大，释放的能量越多，也就越亮。从炭火烧烤炉里你也可以看到类似的情况。在温度相同的情况下，3块发红的炭块比1块发红的炭块释放的能量多。同样，如果两颗恒星温度相同而大小各异，则较大的那颗恒星比较小的那颗更亮。
图为“马头”星云，它是太空中众多的“星工厂”之一，新的天体就是在这些星云中产生的。
◎质量和运动
1924年，天文学家A.S.埃丁顿指出，恒星的光度和质量有关。恒星的质量越大，就会越亮。
我们周围恒星的运动与太阳系有关。一些恒星与我们做相背运动，而另一些则做相向运动。恒星的运动影响了它们发出的光线的波长，这就像当消防车从我们身旁驶过，高音汽笛的声音变小一样。这种现象就是多普勒效应。通过测量恒星的光谱，并将其与标准光度灯的光谱进行比较，科学家就可以测出多普勒频移量。多普勒频移量指出了恒星在与我们做相关运动时的速度。如果一颗恒星的光谱移向蓝端，表示这颗恒星正在朝我们的方向运动；而如果光谱移向红端，则表示它与我们做相背运动。同样，如果一颗恒星绕着自身的轴进行旋转，可以通过光谱的多普勒频移量计算出它旋转的速度。
恒星的寿命
如前所述，恒星是体积巨大而且充满气体的球体。在星系的恒星间存在着由灰尘和气体（大多为氢气）组成的体积巨大而温度很低的云层，这些云层会形成新的恒星。
通常，某种重力干扰，比如附近经过的恒星或一颗超新星爆炸所发出的震荡波，都会对云层产生影响，从而使其发生变化。具体过程如下。
（1）这种干扰使云层内部结块。
（2）块状物内部发生坍缩，在重力的作用下，吸入气体。
（3）坍缩的块状物压缩变热。
（4）坍缩的块状物开始旋转，变成扁平的圆盘。
（5）这个圆盘继续以更快的速度旋转，吸入更多的气体和灰尘，然后变热。
（6）大约100万年后，在圆盘的中心形成了一个体积很小、温度很高（1500℃）、结构密实的内核。这个内核就是原恒星。
（7）更多的气体和灰尘进入圆盘内部，它们的能量转移到原恒星上，原恒星的温度变得更高。
（8）当原恒星的温度达到大约700万℃时，氢气开始发生聚变，生成氦气并释放出能量。
（9）由于重力所造成的坍缩比核聚变施加的外力更大，在数百万年的时间里，物质继续落入年轻的恒星内部。因此，原恒星的内部温度仍在继续升高。
仙后座A星的X光图像。仙后座A星是由320年前一颗超新星的残骸形成的。
视差
如何计算地球与一颗恒星的距离是一个有趣的问题。三角测量，通常也叫“视差”，是天文学家在估测恒星距离时常用的两种方法之一。
地球绕太阳运行轨道的直径约为3亿千米。天文学家在某一天观察一颗恒星，6个月之后再看这颗恒星，恒星的观察视角就会有所不同。运用一点三角学的知识，就会知道角度不同会产生距离。通过这种方法，可以计算出与地球距离在约400光年以内的恒星的距离。
（10）如果足够的质量（0.1个太阳质量或更大）坍缩后进入原恒星中，同时原恒星的温度足够高，可以持续进行聚变，原恒星就会以“双极流”的喷射方式释放出大量的气体。如果质量不够大，恒星就不会形成，这个块状物就会变成一颗棕矮星。
（11）双极流吹走了年轻恒星上的气体和灰尘。这些气体和灰尘中的一部分可能会在以后形成行星。
由于氢聚变产生的向外的压力与重力产生的向内的拉力相互抵消，年轻的恒星此时非常稳定。
达到稳定状态的恒星与太阳的结构相同。
◇ 内核：核聚变反应的发生地。
◇ 辐射层：在这个区域，光子把内核的能量带走。
◇ 对流层：在这个区域，对流气流把能量带到表面。
太阳或比太阳体积更小的恒星的球层都是按照上述的顺序分布的。那些体积比太阳大几倍的恒星的对流层深入到了内核和辐射层的外层。那些介于太阳和巨大恒星之间的中等体积的恒星可能只有辐射层。
主星序阶段
恒星在其青壮年时代（主星序阶段）通过氢聚变形成氦来进行燃烧。大恒星比小恒星的内核温度高。因此，大恒星的内核中氢燃烧的速度快，而小恒星的燃烧速度慢。主星序阶段的持续时间长短取决于氢耗尽的快慢，体积较大的恒星寿命较短。（作为一颗中等大小的恒星，太阳会燃烧约100亿年。）当内核的氢耗尽后，恒星会发生什么变化取决于恒星的质量。
恒星的死亡
当一颗恒星形成几十亿年后就会死亡。不过，恒星死亡的方式取决于恒星的类型。
当一颗恒星如太阳耗尽了内核的氢燃料后，就会在重力的作用下开始收缩。不过，有些氢聚变发生在上层区域。当内核收缩时，温度会升高，上层区域也会随之变热并开始膨胀。外层区域膨胀时，恒星的半径会变大，恒星会成为一个红色的巨大物体。此后的某个时刻，当内核温度足够高时，氦发生聚变形成碳。当氦燃料耗尽时，内核会膨胀并冷却。上层区域扩大并喷射出物质，这些物质会在即将死亡的恒星周围聚集形成行星状星云。最后，内核会冷却形成白矮星，最终变成黑矮星。整个过程会持续几十亿年。对于体积大于太阳的恒星，过程又有所不同。
当内核的氢耗尽后，体积大于太阳的恒星就开始发生氦聚变，生成碳。不过，当碳耗尽后，由于这颗恒星的质量足够大，可以使碳聚变成为更重的元素如氧、氖、硅、镁、硫和铁。当内核里充满铁元素后，它就不再燃烧了。恒星由于其自身的重力发生收缩，铁质的内核温度升高。内核结构非常紧密，内核中的质子和电子混合形成中子。在不到1秒的时间内，铁质内核（与地球大小相近）就会收缩成为一个半径约为10千米的中子核。恒星的外层向内落在中子核上，进一步挤压中子核。当内核温度升高到几十亿度，就会爆炸形成超新星，将大量的能量和物质释放到太空中。超新星发出的震荡波会促使其他星际云层形成新的恒星。根据原来恒星质量的不同，内核的残余部分会形成中子星或黑洞。