恒星并非永生的。恒星的一生终结时会发生什么，这在很大程度上取决于它有多重。这样说是因为极重和极轻的恒星发生核聚变时的差异极大。

如果一颗恒星的大小是太阳的8倍以上，像个熊熊燃烧的恐怖火炉，表面以下越深的地方，压力和温度越高——外壳的氢聚变成氦，越往深处走，聚变反应就会形成越多的重元素，一直可以聚变到铁。恒星就像一个多层燃烧的核烤炉，在寿命终结时，将会发生巨大的II型超新星爆发。

虽说这种生命终结的形式比较壮观，但我们星系中的大多数恒星——实际上约97%的恒星——都没有那么重。说起我们星系中普通的无名恒星，它们的情况与上文的重量级恒星截然不同。别误会，像我们的太阳这样的恒星依然是灼热的，一旦靠近，你会瞬间化为乌有。但是，若拿我们星系中一颗典型的恒星与像参宿四这样的B型超巨星相比，普通恒星的内部如同一股清新的微风。

1 美杜莎是希腊神话中一位可怕的蛇发女妖，传说与她对视的人会被石化。

较轻恒星中的核聚变

首先，像太阳这样的恒星，其中的压力和温度还不够高，不足以让恒星各处都发生核聚变。更确切地说，氢真正聚变成氦只发生在极为核心的区域，即中心与距离恒星表面约五分之一处之间的区域。恒星的这部分由氢与氦混合而成，实际的燃烧也发生在这里，处于几百万开尔文的舒适温度之中。而远离中心的一切都只是氢等离子体而已——当然了，那也热得足以瞬间将你烧化，这是肯定的，但还没有热到足以发生核聚变。

老年期的恒星：红巨星

那么，这样的恒星变老时会发生什么呢？第一个变化，肯定发生在核心区域的所有氢都燃烧殆尽，只剩下了氦的时候。此时，这颗恒星的质量很可能不足以启动下一步核聚变——让氦燃烧成为更重的元素，如碳和氧。所以恒星核就会停止燃烧，并因自身的重量开始收缩。在恒星内没那么深的区域仍然有更多的氢，所以核聚变将继续——在核的周围形成一个火环，向外吞噬，烧尽恒星余下的部分。

从这时起，一颗典型的恒星将离开所谓的主序阶段，开始在赫罗图中向上游移。氢层的燃烧缓缓来到恒星表面，让它急剧膨胀——这使得恒星变得更亮、更大，同时温度也会稍稍下降。于是，恒星变成了红巨星。等我们的太阳经历这些时（几十亿年后），它的半径会扩大约200倍，吞没内行星[1]水星、金星和地球。

氦燃烧终于来了

在红巨星阶段的某个时间点，其核心的收缩、整体温度和压力都将达到充分的程度，导致下一步核聚变发生——从氦到碳和氧。这需要恒星核心达到大约3亿开尔文的温度，而外缘的温度只有几千开尔文。

对于稍重的恒星来说，该时间点会提早到来；而对于非常轻的恒星来说，该时间点来得稍晚，要等燃烧的外壳提供了大量的氦才会到来。在前一种情况下，燃烧的方式缓慢而有节制；在后一种情况下，核聚变会在所谓的氦闪中突然发生。

无论是哪种情况，恒星的扩张都会暂时停止，同时氦燃烧开始，可一旦非常核心的区域里所有氦都燃烧完了，只剩下无法发生聚变的碳/氧核，还有缓缓向外燃烧的氦组成的外壳，红巨星的成长便开始了。

打嗝阶段：恒星风撕裂恒星

此时，燃烧的氢层还没有到达恒星表面。随着发生核聚变的两层不断扩张，恒星会变得越来越不稳定。你看，恒星并不规律，并非一切都规规矩矩、整整齐齐地发生在各层之中。相反，恒星可能是一团相当混乱的物质，其内部的等离子体会来来回回地流动。假设恒星只有一个燃烧的核心和其余部分，那么绝大多数时间，引力会让一切聚集在一起。然而，恒星内部情况越复杂，它就越不稳定。

这就是此时恒星会进入打嗝阶段的原因。这个词并非正式术语，但它或许非常形象地描述了当时的情况：恒星中核聚变此起彼伏，整个燃烧过程变得非常混乱和不规律。只有用今天的超级计算机才能模拟出真正发生的详情，不过，结果很清楚：巨大的恒星风撕开恒星的外缘，成片的恒星物质——氢和氦——被抛入太空。于是，打嗝变成了一场彻底的呕吐。

行星状星云诞生了

尽管听起来很恶心，但该结果其实是星系中最美的现象之一：被抛出的物质环绕在恒星残余的核周围，仿佛某种空灵缥缈的物质形成的一团巨云。因为恒星核往往会继续产生几种放射物，其周围的气体云会因此点燃（不过大部分云燃烧的颜色肉眼不可见）。这种云被称为行星状星云，尽管我们一直在用这个名字，但其实它和行星毫无关系。下方的两张图便是两个美丽的例子。图10是NGC 2392，即双子座中的所谓“爱斯基摩星云”。图11是天龙星座的NGC 6543，也被称为“猫眼星云”；另外，这张图同时体现了X射线和可见光，非常有名。

图10 双子座中的“爱斯基摩星云”，编号NGC 2392。 图像提供：美国国家航空航天局（NASA）和欧洲航天局（ESA）/安德鲁·弗鲁斯特（太空望远镜科学研究所/STScI）和ERO团队（太空望远镜科学研究所/STScI和太空望远镜欧洲协调所/ST-ECF）

图11 天龙星座的“猫眼星云”，编号NGC 6543。 图像提供：美国国家航空航天局（NASA）/J. P. 哈灵顿（马里兰大学）和K. J. 博尔科夫斯基（北卡罗莱纳州立大学）

恒星在生命的最后阶段形成行星状星云，这对于星系的整个演变过程至关重要。它会向星际介质——即恒星之间的气体和尘埃中释放大量的氢和氧。这种物质能够并且之后将会被其他物质吸引，形成密度更高的区域，最后形成新星。

还剩下什么？这么说吧，之前的碳氧核是那颗恒星唯一留下的东西。这个核非常密实，且不会再发生核聚变。它依然相当热，但会在接下来的上百万年间逐渐冷却。这就是人们说的白矮星，我们这本书里也有关于它的章节。

[1]内行星是水星、金星、地球和火星4颗行星，离太阳近，表面是固态，也叫类地行星。相应地，外行星指木星、土星、天王星和海王星，离太阳更远，表面为气态。