講科學堂2019-02-16 18:15:57

恆星的壽命只與其質量的大小有關，與金屬含量無關。

恆星靠核聚變反應發光發熱的，但並不是中國恆星都在進行著核聚變反應。核聚變反應只在恆星的內部進行。

圖：太陽結構

太陽的核心溫度高達1500萬度，其壓力使物質密度達到了水的150倍。這樣的條件使得氫的核聚變反應能夠進行。但核聚變反應的99%主要在其半徑的24%以內進行，到了半徑的30%處就停止了。

質量更大的恆星內部壓力和溫度就更高，核聚變反應的效率就越高，發生的範圍就越廣。這樣，其壽命就越短。100倍於太陽質量的恆星壽命只有短短數百萬年，而只有太陽質量10%的紅矮星的壽命達到了數千億年。

圖：恆星質量與壽命的關係

恆星的金屬丰度指的是氦元素以後的元素含量。在天文學上的金屬是指的氦以後的元素。發生於宇宙大爆炸3～20分鐘的太初核融合主要生產了氫和氦，以及微量的鋰和鈹。由於宇宙的膨脹，太初核融合停止了。在大約4億年後，這些氫和氦形成的星雲發生重力坍縮形成了第一代恆星，這些恆星幾乎不含金屬元素。它們被稱為第三星族恆星。第三星族恆星由於質量都非常大，所以壽命非常短。由於時間的久遠，以及它們壽命的短暫，目前在觀察上還沒有發現第三星族恆星。

圖：可能是第三星族恆星發出的餘暉

圖：大質量恆星生命末期的洋蔥結構

第三星族恆星的核聚變反應產生了氦以後的元素，並在恆星的生命末期透過超新星爆發將這些金屬元素撒播到太空之中，並與原始的星雲混合。這些被金屬元素“汙染”了的星雲形成的恆星就是第二星族恆星，它們含有金屬元素，但丰度很低。同樣，它們會不斷產生金屬元素，並透過超新星爆發釋放這些金屬元素。

圖：球狀星團中的恆星主要是第二星族

第一星族恆星就是在金屬含量較高的星雲中產生的。太陽就屬於第一星族恆星。這樣的恆星目前在宇宙中是最多的。可以透過觀測恆星的光譜測算它們的金屬丰度。金屬量越大說明它們誕生的時間越近。