宇宙中的恒星在其一生中，光度和颜色是如何变化的？

虽然说宇宙中所有的星星听起来都很大，但它们的运作方式都是一样的。他们生的变化，死的方式，只和一个因素有关，那就是质量。所以我们可以根据它们的分类来概括宇宙中的恒星。

宇宙中的星星种类

虽然夜空中的星星在我们肉眼看来大多是白色的，而且彼此非常相似，但其实它们有着各种各样的颜色和固有的亮度。下图是哈勃太空望远镜拍摄的恒星照片。这些细节是我们肉眼看不到的。

虽然世界上万物的命运，甚至我们自己的命运都充满了随机性，但宇宙中每颗恒星的命运（除非它与另一颗恒星并合）从诞生之日起就已经完全注定了。这正是明星从头到尾的工作方式。

当一个巨大的分子云（富含氢的冷气体云）坍塌时，其中很大一部分会形成新的恒星。恒星的大小各不相同，但气体云的质量大致均匀分布在七种主要的主序星类型中。

这意味着只有大约0.12%的恒星形成是o型和b型恒星，而大约75%是m型恒星。不出所料，O型恒星将是所有恒星中最亮和最蓝的，因为它们质量最大，消耗燃料最快。这就是为什么，当我们观察一个非常年轻的星团时，它发出的光以非常明亮的蓝色恒星为主，然后根本看不到更暗、更红的恒星，但它们确实大量存在。

恒星HR图，研究恒星演化的重要工具

如果我们将星系团中的每颗恒星按其自身的光度或本征亮度排列在y轴上，并根据其颜色排列在x轴上（左边最蓝，右边最红），我们得到一条向上弯曲的路径。这种图称为HR图（或简称H-R图），曲折的路径称为恒星主序带，恒星在其核心燃烧的主要是氢。（包括我们的太阳！）

但随着时间的推移，恒星的核心会耗尽氢燃料，而最蓝、质量最大的恒星消耗氢的速度最快！一个年轻的星团将只有主序星，而一个较老的星团会有一个看起来复杂得多的赫罗图。例如，球状星团M55非常古老，它的赫罗图如下图所示。

这个星团中的大质量恒星（所有恒星都比太阳大）早就停止了其核心的氢聚变。（左边的蓝色恒星被称为蓝色离散星，是两颗质量较低的主序星合并的结果。）当恒星的核心耗尽氢时，恒星就会收缩。而热力学告诉我们，当恒星的核心收缩时，温度会升高。核心周围形成一层氢聚变，释放出大量能量，导致恒星外层膨胀。（m星除外，因为它的质量太低，无法开始另一阶段的聚变。每颗恒星都会膨胀）

这个过程会导致主序星演化成次巨星，比之前的恒星更大主序星更亮和更冷的恒星。

现在的南河三就是这样，一颗次巨星！它是夜空中最亮、距离最近的恒星之一，距离只有11.5光年。在数千万年的时间里，亚巨星的外层将继续膨胀和冷却，而它们惰性的核心将继续升温，最终达到足以开始熔化核心中的氦的温度！

在这个阶段，恒星会膨胀得非常大，成为真正的红巨星。这是一个可能持续数亿年的演化阶段，也是恒星达到最大光度的阶段。这些恒星由于其巨大且不断增加的体积而在演化过程中逐渐冷却。当巨大的红巨星开始在其核心融合氦气，首先形成碳，然后是氧和更重的元素时，外部光度大致保持不变，但核心逐渐变小和变蓝。相比之下，下图显示了太阳和大角星（一颗橙色巨星）以及心宿二（一颗红巨星）。

这一演化阶段被称为水平分支，因此，几乎所有的k级恒星（或更重的恒星）的序列变化如下：主序（氢核燃烧）到次巨星（氢壳燃烧）到红巨星恒星（燃烧的氦核）到水平分支的恒星（持续的氦燃烧成更重的元素）。

最后，如果原恒星的质量小于太阳质量的8到10倍，聚变就会结束，恒星的核心就会收缩成白矮星。在这个过程中，恒星的外层会被吹走，变成色彩和形状各异的行星状星云。

剩下的核心白矮星只有原始恒星亮度的百万分之一，但它们比原始恒星更热，因此也更蓝。所有的K型、G型、F型、A型和大部分B型恒星最终都会变成白矮星。但是那些o型或者几颗大质量的b型星，那些10倍于太阳的质量，核心质量产生的引力会压碎单个原子，使整个核心坍缩，产生壮观的超新星爆炸，最终导致黑洞或中子星的形成！

这是整个宇宙不同星体的演化过程！