只有几百万年，不及太阳年龄的零头，大质量恒星短暂一生有多离谱

太阳

这个巨大的“火球”就是太阳。天文学家研究认为，太阳已经在宇宙中“熊熊燃烧”了45.7亿年了。它已经消耗掉了大约100个地球的质量。不过，我们大可不必担心，太阳还可以这样稳定的燃烧50~60亿年。它的寿命足足有100亿年。

太阳是一颗恒星。恒星会在核心进行核聚变，并将产生的能量辐射到宇宙空间。然而一旦恒星核心处的核聚变停止了，恒星的生命也就走到尽头了。在宇宙中一些质量比太阳还要大很多倍的恒星，它们会发出极其强烈的光芒，它们的核燃料也消耗得非常快。因而，这些恒星的生命很短暂，只有几百万年，甚至还不如太阳目前年龄的一个零头。

海山二——一颗即将生命终结的大质量恒星

这些恒星的一生究竟有多短暂呢？在《宇宙全书——国家地理新视觉指南》一书中为我们列举了一颗25倍太阳质量的恒星是如何走完它短暂一生的。我们参考书中的数据一起来聊一聊大质量恒星的短暂一生。

一颗25倍太阳质量的大恒星走完自己短暂的一生大致需要6步。

第一步，氢聚变

恒星内部核反应区

所有的恒星在最初的阶段都是以氢元素为核聚变材料的。在这颗25倍太阳质量的大恒星中心的核反应区，温度高达3700万℃，中心密度3.8克/厘米³。在这里随时都在进行着4个氢原子核聚变成一个氦核的热核反应。但由于这颗恒星的质量实在太大，它的氢聚变阶段只能持续大约730万年。

相比之下，太阳的氢聚变阶段可以持续100亿年。

第二步，氦聚变

恒星的内核

当氢元素在恒星的中心耗尽时，氢元素的核聚变就熄灭了。这时候恒星中心的温度达到了1.8亿℃，中心密度达到了620克/厘米³。此时，氢聚变时生成的氦元素被点燃了。氦元素的聚变会产生碳元素和氧元素。这个过程持续的时间更加短暂，只有大约66万年。

相比之下，由于太阳没有足够大的质量维持稳定的氦聚变。它会以氦闪的方式陆陆续续地把核心处的氦元素变成碳氧元素。太阳的这个过程会持续大约14亿年。

第三步，碳聚变

大质量恒星

66万年后，这颗大质量恒星中心的氦元素也消耗殆尽了。如果是换成太阳这样小质量的恒星，已经没有力量将核聚变进行下去了。生命也就走到了尽头。

而这颗25倍太阳质量的大恒星的核心会在引力的作用下发生收缩，温度进一步升高到了7.2亿℃，中心密度达到了640千克/厘米³。此时恒星核心处的碳元素又被点燃了。碳元素的核聚变产生了氖元素。令人不可思议的是，恒星内部的碳聚变持续时间只有短短的165年。

第四步，氖聚变

大质量恒星R136a1

这颗大质量恒星中心的碳元素只持续了165年就消耗殆尽了。恒星核心在巨大引力的作用下继续收缩，温度骤然上升到了14亿℃，中心密度达到了3.7吨/厘米³，氖元素被点燃了。氖元素的聚变会产生镁元素和硅元素。而这个过程持续时间只有1.2年。

很显然，这颗大质量恒星每进行下一级的核聚变持续的时间就会更短。那么接下来的恒星核心处的聚变持续的时间会更加的刷新我们的认知。

第五步，氧聚变

已知质量最大的恒星BAT99-98

当恒星中心处的氦聚变结束后，中心温度已经飙升至18亿℃，中心密度高达13吨/厘米³。在这样极端的环境下，氧元素的核聚变开始了。硅元素在恒星内部产生了。然而只需要6个月的时间，氧聚变的过程就结束了。

第六步，硅聚变

大质量恒星的分层

氧聚变过程结束之后，这颗恒星就只剩下“最后一口气”了。此时恒星的中心温度上升到了惊人的34亿℃，中心密度也达到了110吨/厘米³。硅元素的核聚变开始了。硅元素的核聚变会产生铁元素。而这个过程只持续了一天半就结束了。

两种力的抗争

有的朋友很好奇，曾经问过这样一个问题：恒星通过核聚变反应释放出了大量的能量。这点跟氢弹一样。它怎么没有发生爆炸呢？恒星之所以可以持续稳定的聚变这么久的时间，是因为两种力抗争达到了平衡状态。这两种力就是指向恒星中心的引力和向外的恒星热辐射压力。

恒星的稳定状态

如果恒星核心处的核聚变没有停止，它就会持续地向外辐射能量，向外的热辐射压力就会一直对抗着恒星的引力。这样恒星就会维持在一个相对稳定的状态。可是，恒星的核聚变终究会停止，而引力是一直存在的。

WR 124——即将超新星爆发的恒星

当一颗大质量恒星开始产生铁元素时，恒星内部的核聚变就停止了。这是因为铁元素的核聚变过程不但不会释放能量反而还要吸收能量。于是，恒星向外的热辐射压力会迅速的消失，原有的平衡被打破了。恒星的引力占据了主导地位。它的外层物质在恒星巨大引力的作用下，在不到1秒钟的时间内迅速的坠向恒星核心。随后一场猛烈的爆炸发生了。恒星的残骸甚至会以光速十分之一的速度抛向宇宙空间。这就是宇宙中最为猛烈的爆炸——超新星爆发。

看来，这颗宇宙中的超级“大氢弹”最终还是会爆炸的。

超新星爆发

真的想不到，一颗25倍太阳质量的大恒星生命是如此的短暂，满打满算也就800万年的时间。用“昙花一现”来形容它短暂的一生再合适不过了。你觉得呢？

宇宙全书

文中涉及到的恒星数据参考了《宇宙全书——国家地理新视觉指南》一书。这是一本关于宇宙视觉盛宴的书，作者是西班牙空间科学研究所的天体物理学家伊格纳西·里巴斯，由中国科学院紫金山天文台的研究员蒋芸、陈维翻译。