恒星的演化过程：在了解恒星世界之前，我们需要先了解两个长度单位——天文单位和光年，这两个长度单位是人类用于测量宇宙空间距离的两把巨尺。天文单位指的是太阳和地球之间的平均距离，代号为AU，用于测量太阳系内的星体间距。一个天文单位相当于1.5亿千米。光年指的是光在真空中沿直线传播一年走过的距离，代号为l.y.，用于测量宇宙中所有星体的间距。一光年相当于9.5万亿千米。
那么什么是恒星呢?
按照标准的概念，恒星指的是本身能够发生热核反应，能够发光发热，最终演化为致密残骸的星体。恒星的质量很大，至少也要相当于8%的太阳质量，因为如果小于这一质量，星体就无法产生足够的压力和温度，也就无法发生热核反应。恒星之间的距离通常很远，根据科学家的测量和计算，距离太阳系最近的恒星比邻星(人马座α星)有4.3光年之远，乘坐人类速度最快的飞行器需要15万～30万年才能到达，其他距离太阳系较近的恒星还有9光年之远的天狼星(大犬座α星)、17光年之远的牛郎星(天鹰座α星)、26光年之远的织女星(天琴座α星)、1740光年之远的天津四(天鹅座α星)等，而最远的恒星则有上百亿光年的距离。恒星的数量极其庞大，根据科学家的初步估算，整个宇宙空间中至少约有1022颗恒星。
恒星的一生要经历漫长的演化，生于星云，死于星云，分为星胚、主序星、红巨星和致密星四个阶段。星胚是恒星的胚胎阶段，主序星是恒星的青壮年阶段，红巨星是恒星的衰败阶段，致密星是恒星的死亡阶段。质量越大的恒星寿命越短，质量越小的恒星寿命越长。质量大的恒星体积大，内部反应剧烈，很快就会将自己消耗殆尽，因此寿命相对较短;而质量小的恒星体积小，内部反应不剧烈，能量消耗速度很慢，因此寿命也就相对较长，有些质量小的恒星甚至可以与宇宙的寿命一样长。
恒星的演化
恒星的组成部分是炽热的气体，能够发光和释放热量。离我们最近的恒星，就是我们太阳系中心的太阳。恒星有很多种类，其中包括变星、双星、聚星、巨星、白矮星和超新星等。它们的质量也不尽相同，大多数恒星的质量在太阳质量的0.1倍到10倍之间。一个小型恒星只相当于一个太阳质量的百分之几，但是一个大恒星可以达到太阳质量的上百倍。由于表面的温度的不同，恒星还有很多种颜色，而且亮度也不同。表面温度越高，恒星看起来就越明亮。
恒星的组成成分主要是氢元素，它占恒星总质量的大约70%。其次是氮元素，大约占恒星总质量的20%。恒星之所以能够发光发热，是因为内部在不断进行热核反应。氢原子核不断地发生核聚变，生成氦原子核。剩下的主要是铁元素和碳元素，还有一切含量更加稀少的其他元素。宇宙中有无数颗恒星，其中仅仅是我们肉眼能观察到的，就有6500多颗。在我们的普遍认识中，恒星是由星际物质凝结成的，那么恒星的具体形成过程是怎样的呢?
星云是原始恒星形成的地方。其中，我们能够观测到的最著名的星云是猎户座大星云。这个星云位于猎户座“腰带”上三颗星的下方，其中有很多原始恒星和一些刚刚诞生的早期恒星。另一个著名的原始恒星聚集地，是M16星云，也被称为鹰状星云。
通过对宇宙的观测我们能够看到，宇宙中有很多星际尘埃和气体，通常十分稀薄。当这些气体和尘埃达到一定的密度，就会形成星际气体云。在我们所处的银河系之外，有一个被称为M100的河外星系。这个星系和银河系非常相似，也是由数千亿颗恒星组成的庞大星系。我们通过天文观测能够了解到，M100星系的形状就像是一个盘子，这就是星系盘。在星系盘中，有一个光亮的部分，这就是星系的旋臂。旋臂之间亮度不高的暗区域，大多是被高度电离的宇宙气体。因为这些气体具有很大的压力，因此无法在引力作用下向内收缩，因此无法形成恒星。在星系旋臂中，因为气体的密度很大，宇宙尘埃和原子会发生频繁的碰撞。这样的碰撞能够冷却气体，形成分子云。这些分子云的温度通常很低，仅为10开左右，质量相当于太阳质量的1000倍以上。
星云的质量达到一定程度，就会在自身的引力作用下开始崩塌和收缩。其中的物质被挤压，温度也会上升得很高。当一个星云的质量达到太阳的1万倍时，因为内部密度不均匀，就会打破平衡。密度大的星云会更快速地收缩，这就使大型星云开始分裂，变为中型的星云。这个过程继续下去，中型星云又再次分裂成小型星云。这些小星云中密度高的部分，吸收的气体就更多，质量变得更大，并且随着质量的增大，引力也变得更大，于是会开始向内收缩。引力产生的势能转化为热能，这就导致它的内部产生高温，温度达到2000开时，星云进一步坍缩成一个球体，这就是原始的恒星。从宇宙中飘浮的气体和尘埃变成一颗恒星，需要200万年的漫长过程。
按照恒星的演化史，恒星的一生主要经历了星胚、主序星、红巨星、致密星这四个阶段，也是恒星的四种类型。
如果一个星系中有超新星爆发，这些爆发带来的冲击波和宇宙物质会向四周扩散。这会在分子云团中形成一些不均匀的物质分布，并且形成密度较高的中心。这些密度中心周围的宇宙物质逐渐向中心聚集，变成数个小型的云团。这些云团随着进一步收缩，温度逐渐升高，自转也变得越来越快，密度也变得更大。随着时间的推移，云团逐渐变为一个具有内核的盘状物。这个盘状物的表面温度约为2000～3000开，具有和太阳接近的质量。它只能向外发出红外线，而不会发射可见光，所以无法被我们直接观测到。
根据云团的大小不同，进化的速度也不同。在这个发育期，云团会继续向内收缩，云团的内核温度不断升高，能够达到超过100万摄氏度。这个阶段就被称为星胚阶段。星胚阶段在天文学里又被称为引力收缩的形成阶段。每颗恒星都是一个核反应球，它们持续闪耀，直到能源全部耗尽，大量恒星都以爆炸作为生命的终点。我们生活所需的一切物质都是由这些爆炸的恒星产生而来的，无论是我们呼吸的氧气，还是组成我们身体的碳、铁等元素都是这样产生的。恒星爆炸后甩出去的气体星云在一定条件下会重新凝聚起来，形成一个新的恒星系统，太阳系就是这样诞生的。在一个恒星系统中，中心是一个最大最亮的恒星核心(例如太阳)，周围的环状带上分布着围绕核心旋转的行星，这些行星和中心的恒星会逐渐把周围散落的物质全部吸收干净，如同一场大扫除工作。
主序星阶段是恒星演化的第二个阶段。星胚，也就是原始恒星初步形成后，会在引力作用下进一步收缩。根据物理学原理，气体在收缩的同时会释放出热量，其自身的温度就会升高，压力也会变大，收缩带来的反应生成更多热能，使得恒星的内核变得更加炽热。当温度达到一定的高度时，恒星就开始发光。随着恒星内部反应不断加强，释放的能量越来越大，最终能够和自身的引力达到平衡，收缩过程就停止了。
这时，恒星的质量不再增加，内部的气体也在不断对流。这时的恒星处于青年时期，被称为主序前星。这一时期，恒星内部的温度有3000开到5000开。它的引力产生的势能一部分朝宇宙空间辐射，一部分继续使内部的热能增加，恒星的温度也不断升高。当它的内部温度达到1500万开时，热核反应就开始了。
在这样的高温下，氢原子核会发生核聚变形成氦原子核。云团这时开始具有了恒星的基本特征。只有开始了核聚变并释放能量，才算是成了一颗恒星。恒星正是从这时开始发光的。因为内核产生的核聚变释放巨大的能量，与自身的引力达成平衡，恒星不再继续向内收缩，而是进入了一个相对稳定的过程。这时的恒星，被称为零龄主序星。处于这一阶段的恒星一直进行核反应，这些核反应使恒星的温度和亮度都保持在一定的水平上，不会发生多大的变化。在恒星的生命周期中，90%的时间处于主序星阶段。我们的太阳就处于这一过程。
这个进行核反应的时期是恒星的壮年时期，也就是天文学意义上的主序星阶段。根据恒星质量的不同，它内部的核反应维持的时间也不同。恒星的质量越大，内部的温度就更高，核反应进行的速度也相对更快。所以，质量大的恒星，寿命反而会更短。如果说太阳的生命能够达到100亿年，那么质量是太阳的10倍的恒星，其寿命只能达到约1000万年。
并非所有星胚都能够变成主序星，这取决于星胚的质量，如果星胚的质量不够大，那么核反应就无法发生，这颗星胚也就无法变成主序星。木星就是一个典型的例子，木星的含氢量大于70%，与太阳非常相似，然而，即使有着如此充足的氢含量，但由于木星的质量不够大，无法满足恒星能够发生核反应的质量条件——至少要达到8%的太阳质量——因此，木星也就无法成为一颗主序星。据此，科学家称木星为“不合格的恒星”。
恒星内部持续的核反应形成了两个力的平衡，一个是恒星向中心收缩形成的向心引力，一个是核反应向外膨胀爆发形成的膨胀压力，这样一来，收缩压和膨胀压彼此牵制，使得整个恒星处于稳定的平衡状态。太阳就是处于这样的稳定平衡状态中，而且已经保持了50亿年，预计还能再保持50亿年。恰恰由于太阳具有如此漫长的稳定阶段，我们才得以在这个时间段内拥有一个稳定的生存环境，让生命不断延续下去。
主序星内部的核反应最初主要就是由四个氢聚变为一个氦。根据爱因斯坦提出的质能方程E=mc2，在氢发生核聚变的过程中，氢先是变成重氢，然后再进一步聚合成氦，1克重氢在聚合成氦时所释放出能量的热值相当于11吨煤燃烧时所释放出能量的热值，因此整个氢核聚变所释放出来的能量是极其巨大的。太阳在最初形成时，其内部氢的含量大约相当于总质量的78%，如今经过了50亿年的核聚变反应，所剩的氢含量大约相当于总质量的73%，预计还能再持续反应50亿年，也就是说，太阳在主序星阶段总共能够维持大约100亿年。
太阳受质量、体积、温度和压力的限制，最多能够完成两级核反应：首先由氢聚变为氦，当氢所剩不多而氦占大部分时，一旦温度压力足够大，那么就会启动第二层级核反应，由氦聚变为碳(三个氦聚变为一个碳)。当全部反应结束后，太阳就会发生坍缩和反弹式爆发，核心变成一颗白矮星，爆发出去的物质形成行星状星云，这些物质就包含了各种元素，地球内部的物质和丰富的元素就来源于太阳的上一代恒星的爆发。
而比太阳质量更大的恒星则能够发生多层级核反应，具体能够达到哪一级，则是由恒星的确切质量所决定的。当聚变达到铁一级时，就无法再继续聚变下去了，因为铁需要更多的能量才能发生聚变，而恒星难以提供如此多的能量。因此，最大的恒星也只能反应到铁。而铁之后的元素，只能通过超新星爆发的形式产生。
内部的核反应结束后，氢元素全部转变成了氦元素。这时，恒星内部已经无法产生足够的能量对抗自身的引力，外部的物质在引力作用下进一步收缩，核心的温度进一步升高。氦形成了氦核，而未燃烧的氢在氦核周围形成一层氢外壳。外层物质的温度会受到内部温度的影响升高，当这个温度达到107开时，恒星表层的氢就开始燃烧。此时，核心质量逐渐变大，引力逐渐增强，于是进一步收缩，随着收缩进一步升温、增压，在高温高压的条件下，到了一定程度，氦就会发生核反应，聚变为碳，释放出更大的能量，使得膨胀压大于引力压，因此恒星开始膨胀变大，进入了红巨星阶段。
在燃烧作用下，恒星的表面体积会增大数千倍，表面的温度也会急剧下降。这时恒星，处于红巨星阶段。当恒星进一步收缩时，内部的温度会变得越来越高。对于多层级核反应，我们可以从核心温度的角度来划分它们的级别：当温度达到108开时，氦就会聚变为碳;当温度达到109开时，碳开始发生聚变;随着温度继续升高，此后会依次生成氧、氖、钠、镁、硅等元素，直至中心形成铁核，聚变反应结束。
我们还可以从质量的角度来划分级别：质量小于8%太阳质量的星体无法点燃氢，因此无法形成恒星;
质量为8%～35%太阳质量的恒星能够点燃氢，但无法发生氦核反应;
质量为35%～400%太阳质量的恒星能够点燃氦，但无法发生碳核反应;
质量为400%～1000%太阳质量的恒星，尚未确定能够反应到哪一层级;
质量大于1000%太阳质量的恒星，能够逐层点燃氢、氦、碳、氧、氖、钠、镁、硅等，最终生成铁，形成铁核，中心核周围是一层一层的元素壳，形成一种壳层结构。
当红巨星的核聚变反应停止下来后，膨胀中的红巨星也几乎燃烧完了燃料，膨胀压无法再与收缩压平衡;在引力的作用下，红巨星开始坍缩，气体壳与中心核相碰，发生反弹和爆发;由于中心的高温高压，中心核被压成了一个致密的星核，这就是恒星的致密星阶段，恒星临终前的这种爆发，则被称为新星爆发或超新星爆发。
