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恒星演化的介绍
恒星演化就是一颗恒星诞生，成长成熟到衰老死亡的过程，恒星演化是十分缓慢的过程。
天文学家根据对各种各样的恒星的观测和理论研究，弄清楚了恒星的一生是怎样从孕育到诞生，再从成长到成熟，最后到衰老、死亡的整个过程。
恒星演化论，是天文学中，关于恒星在其生命期内演化的理论。
恒星演化论恒星的成熟
质量与太阳相似的恒星在耗尽核心氢后，会转变成行星状星云，经历数百万至数十亿年的时间。
大质量恒星相较于小质量恒星，氢耗尽的速度更快。
在氢耗尽后，核心核反应停止，仅剩下氦核。
失去了核反应提供抵抗重力的能量，恒星的外壳开始坍缩。
核心的温度与压力在更高层次上升高，类似于恒星形成过程。
一旦核心温度达到一亿开氏度，氦聚变开始，通过核聚变产生能量对抗引力。
不足以产生氦聚变的恒星将释放热能，逐渐冷却，成为红矮星。
核心积聚的热量导致恒星膨胀，其大小在主序星阶段增加数百倍，进入红巨星阶段。
这一阶段将持续数百万年，但大多数红巨星是不稳定的变星。
恒星的下一步演化再次取决于其质量。
特定质量的恒星将经历不同的演化路径，从红巨星到行星状星云或白矮星，甚至可能成为黑洞或中子星，这完全取决于初始质量的大小。
恒星演化论，是天文学中，关于恒星在其生命期内演化的理论。
由于单一恒星之演化通常长达数十亿年，人类不可能完整观测，目前的理论仍有部分是推测的假说。
目前天体物理学家主要利用观测大量恒星，判断其在生命期的不同阶段，并以计算机模型模拟恒星的演变。
恒星演化论的恒星的晚年和死亡
低质量恒星的演化终点没有直接观察到。
宇宙的年龄被认为是一百多亿年，不足以使得这些恒星耗尽核心的氢。
当前的理论都是基于计算机模型。
一些恒星会在核心进行氦聚变，产生一个不稳定和不平衡的反应，以及强烈的太阳风。
在这种情况下，恒星不会爆发产生行星状星云，而只会耗尽燃料产生红矮星。
但是小于0.5倍太阳质量的恒星甚至在氢耗尽之后都不会在核心产生氦反应。
像比邻星这样的红矮星的寿命长达数千亿年，在核心的反应终止之后，红矮星在电磁波的红外线和微波波段逐渐暗淡下去。
当质量类似太阳的恒星死亡时就会成为行星状星云，就像是猫眼星云。
在另一种情况，在核心外围数层含有氢的壳层在核融合反应的加速下，立刻造成恒星的膨胀。
因为这是在核心外围的数层，因而它们所受到的重力较低，它们扩张的速率会比能量增加的更快，因此会造成温度的下降，并且使得它们比在主序带的阶段还要偏红。
像这样的恒星就称为红巨星。
根据赫罗图，红巨星是不在主序带上的巨大恒星，恒星分类是K或M，包括在金牛座内的毕宿五和牧夫座的大角星，都是红巨星。
质量在数个太阳质量之内的恒星在电子简并压力的支撑下，将发展出外围仍然包覆着氢的氦核心。
它的重力将数层的氢直接挤压在氦核上，这造成氢融合的反应速率比在主序带上有着相同质量的恒星更快。
这反而使恒星变得更为明亮 （亮度增加1,000 至 10,000倍） 和膨胀；膨胀的程度超过光度的增加，因而导致有效温度的下降。
恒星膨胀的是在外围的对流层，将物质由靠近核融合的区域携带至恒星的表面，并经由湍流与表面的物质混合。
除了质量最低的恒星之外的所有恒星，在内部进行核融合的物质在这个点之前都是深埋在恒星的内部，经由对流的作用使核融合的产物第一次可以在恒星的表面被看见。
在这个阶段的演变，结果是很微妙的，最大的效应是对氢和氦的同位素造成的改变，但是尚未能观测到。
有作用的是出现在表面的碳氮氧循环，较低的12C/13C比率和改变碳和氮的比率。
这些是由分光学上发现的，并且在许多演变中的恒星上被测量到。
质量与太阳相似的恒星演化示范的简图。
恒星从它缩的气体云中诞生 ⑴，经过收缩阶段成为原恒星 ⑵，然后进入主序带⑶。
一旦在核心的氢被耗尽，它膨胀成为红巨星 ⑷，然后它的外壳散逸成为行星状星云，核心变质成为白矮星 ⑸。
当围绕着核心的氢被消耗时，核心吸收产生出来的氦，进一步造成核心的收缩，并且使残余的氢更快的进行核融合，这最终将导致氦融合 （包括3氦过程） 在核心进行。
在质量比0.5太阳质量更大的恒星，电子简并压力也许能将氦融合的延后数百万至数千万年；在更重的恒星，氦核和叠加在外数层气体的总质量，将使得电子简并压力不足以延迟氦融合的过程。
当核心的温度和压力足以引燃核心的氦融合时，如果电子简并压力是支撑核心的主要力量时，将会发生氦闪。
在质量更巨大的核心，电子简并压力不是支撑核心的主要力量，氦融合的燃烧相对的会较为平静的进行。
即使发生氦闪，快速释放能量 （太阳能量的108数量级） 的时间也较短暂，所以在恒星外面可以观察到的表面层也不会受到影响[2]。
由氦融合产生的能量会造成核心的扩张，因此叠加在核心外层的氢融合速率会减慢，使得总能量的产生降低。
所以，恒星会收缩，虽然不是所有的都会再回到主序带，它会在赫罗图的水平分支上迁移，在半径上逐渐收缩和增加表面的温度。
在恒星消耗了核心的氦之后，融合在包含了碳和氧的高热核心附近继续进行。
恒星随着进入赫罗图上的渐近巨星分支，与原始的红巨星演变平行，但是能量的产生较快 （因而持续的时间也较短）[3]。
在能量输出上的变化造成恒星大小和温度周期性的变化。
能量输出的本身降低了能量放射的频率，伴随的还有经由强烈的恒星风和猛烈的脉动造成质量损失率的增加。
在这个阶段的恒星，根据它们呈现的明显特征被称为晚期型恒星、OH-IR 恒星或 米拉型恒星。
被逐出的气体是来自恒星的内部，也含有相对丰富的被创造元素，特别是碳和养的丰度与恒星的类型有关。
由气体构成的膨胀装的气壳称为环星包 (circumstellar envelope，并且会随着远离恒星而逐渐降低温度，而允许微尘和分子的形成。
在理想的情况下，来自核心的高能量红外线输入环星包后会激发形成迈射。
氦燃烧的速率对温度极端的敏感，会导致极大的不稳定性。
巨大的脉动组合，最终将给恒星足够的动能外面的数层气壳抛出，形成潜在的行星状星云。
依然留存在星云中心的恒星核心，温度会逐渐下降而成为小而致密的白矮星。
蟹状星云是大约在1,000年前爆炸的超新星四散的残骸。
在大质量的恒星，在电子简并压力能够成为主流之前，核心已经大到能够将由氢融合产生的氦引燃。
因此当这些恒星在膨胀和冷却时，它们的亮度不会比低质量的恒星大多少；但是它们会比低质量恒星开始时的阶段亮许多，并且也会比低质量恒星形成的红巨星明亮，因此这些恒星被称为超巨星。
质量特别大的恒星 （大约超过40倍太阳质量），会非常明亮和有着非常高速的恒星风。
在它们膨胀成为红巨星之前，因为强大的辐射压力，倾向于先剥离外面的气体壳层，因而它们的质量损失也非常快，这导致它们在主序带的阶段都维持着表面的高温 （蓝白的颜色）。
因为恒星的外壳会被极端强大的辐射压剥离，因此恒星的质量不能超过120个太阳质量。
虽然较低的质量可以使外壳被剥离的速度减缓，但如果它们是靠得够近的联星，当它膨胀而外壳被剥离时，会与伴星结合；或是因为它们的自转够快，对流作用将所有的物质带至表层，造成彻底的混合，而没有可以分离的核心和外壳，都能避免成为红巨星或红超巨星[4]。
当从外壳的基部获得氢并融合成氦时，核心也逐渐变得更热和更密集。
在大质量的恒星，电子简并压力不足以单独的阻止重力崩溃，至于每一种在核心被消耗掉的元素，点燃更重的元素融合之火，也都能暂时的阻止重力崩溃。
如果恒星的核心不是太重 （质量大约低于1.4倍太阳质量，考虑到在这之前已经产生了许多质量的损耗），它也许可以如前所述的质量较低恒星，形成一颗白矮星 （外面可能有行星状星云包围着），不同的是这种白矮星主要是由氧、氖和镁组成。
在核心崩溃之前，大质量恒星的核心结构是有如洋葱般的层层排列 （未按照比例）。
在有些质量之上 （估计是2.5倍太阳质量，原始恒星的质量大约在10倍太阳质量以内），核心的温度可以达到局部破坏的温度 （大约是1.1GK）开始形成氧和氦，而氦又会立刻和残余的氖融合成镁；然后氧融合形成硫、硅和少量的其他元素。
最后，温度达到任何一种元素都会被局部毁坏的高温程度，通常都会释放出α粒子 (氦核），又立刻和其他原子核融合，所以有少数的原子核经过整理之后会成为更重的原子核，而释放出来的净能量是增加的，因为打破母原子核所释放出来的能量大于融合成子原子核所需要的能量。
核心质量太大不能形成白矮星，又未能达到足以承受氖转换成氧与镁的恒星，在融合成更重的元素之前，就将经历重力崩溃的过程 （因为电子捕获）[5]。
无论电子捕获造成温度增加或降低，都会在重力崩溃之前构成比原来小的原子核 （像是铝和钠），可以在重力崩溃之前对总能量的产生造成重大的冲击 [6]。
这也许对之后产生引人注目的超新星爆炸与抛出的元素和同位素丰度都有影响。
在核心崩溃之前，大质量恒星的核心结构是有如洋葱般的层层排列 （未按照比例）。
一旦恒星核合成的过程产生铁-56，接下来的过程都将消耗能量 （将碎片结合成原子核所释放出来的能量小于将母原子核击碎所需要的能量）。
如果核心的质量大于钱德拉塞卡极限，电子简并压力将不足以支撑与对抗因为质量所产生的重力，核心将突然的产生崩溃，灾难性的崩溃将形成中子星或黑洞 （在核心的质量超过托尔曼-欧本海默-瓦可夫极限的情况下）。
虽然还未完全了解过程，某些重力位能的转换使这些核心崩溃并被转换成Ib、Ic或Ⅱ型超新星。
只知道在核心崩溃时，就像在超新星1987 A所观测到的，会产生巨大的微中子浪涌。
极端高能量的微中子会破坏一些原子核，它们的一些能量会消耗在释出核子，包括中子，还有一些能量会转换成热能和动能，因而造成冲击波与一些来自核心崩溃的物质汇合造成反弹。
在非常致密的汇合物质中发生的电子捕获产生了额外的中子，有些反弹的物质受到中子的轰击，又诱发了一些核子捕获，创造出一系列，包括放射性物质铀在内，比铁重的元素[7]。
虽然，非爆炸性的红巨星在早期的反应和次反应中释放出的中子也能创造出一定数量比铁重的元素，但在这种反应下产生比铁重的元素丰度 （特别是，有些稳定和长寿的同位素与一些同位素）与超新星爆炸有着显著的不同。
我们发现太阳系的重元素丰度与这两者都不一样，因此无论是超新星或红巨星都无法单独的用来解释被观察到的重元素和同位素的丰度。
从核心崩溃转移到反弹物质的能量不仅产生了重元素，还提供了它们加速和脱离所需要的逃逸速度 （这种机制还没有被充分的了解），因而导致Ib、Ic或Ⅱ型超新星的生成。
目前对这些能量转移过程的了解仍不能令人满意，虽然目前的计算机模拟能对Ib、Ic或Ⅱ型超新星的能量转移提供部分的解释，但仍不足以解释观测到的物质抛射所携带的能量[8]。
从分析中子星联星 （需要两次相似的超新星） 的轨道参数和质量获得的一些证据显示氧氖镁核心崩溃所产生的超新星可能与观测到由铁核崩溃的超新星有所不同 （除了大小之外还有其他的不同） [9]。
质量最大的恒星也许在超新星爆炸中因为能量超过它的重力束缚能而完全的被毁灭。
这种罕见的事件，导致成对不稳定，事后的残骸连黑洞都不是。
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