【星體1】一顆恆星是如何誕生？

抬頭看天上的星星，你會看到有些像太陽一樣自己發光、有些像月亮只是反射光。這裡我們只談能自己發光的那一類──恆星。恆星為何會發光、它們怎樣形成、又會怎樣死去？用一些日常的類比，可以把這些看似遙遠的天文現象，變得直觀易懂。

化學燃燒 vs 核聚變：兩種截然不同的發光方式

地球上常見的發光方式多是化學反應，例如蠟燭、火堆或煤氣爐，燃燒時原子間重新排列、化學能轉成熱與光；這類能量來源有限，屬於電子層能階變動的結果。但恆星主要靠的是核聚變──把質量很輕的原子核（像氫）擠在一起形成較重的原子核（像氦），在這個過程中有一小部分質量依愛因斯坦的質能關係 E=mc^2 轉化成能量，釋放出巨大的光和熱。簡單說，化學燃燒改變的是外層電子，核聚變改變的是原子核本身，所以能量級差天與地。

主序星是什麼？一張統計圖說明穩定期

天文學家常用一張叫做赫羅圖（HR diagram）的圖表，把恆星的亮度和表面溫度畫在同一張圖上。你會發現大部分恆星會集中在一條帶上，這些處於穩定核聚變階段的恆星，就稱為主序星。太陽就是一顆典型的主序星：內部靠氫聚變穩定地產生能量，外向的光壓與內向的引力達到平衡，維持長時間的穩定亮度。

從雲到星：引力如何把一團氣體變成發光的球體

恆星的誕生始於宇宙中原本稀薄的氣體聚合成雲（星雲）。當局部密度比周圍高一點，萬有引力就會把物質拉近，越聚越多、引力越強，形成一個自我增強的塌縮過程。早期宇宙的小起伏可能來源不明（這是宇宙學的大問題），但一旦有些地方變得稍濃，重力就把它變成“坍縮中心”。

塌縮過程中，物質被壓縮，像用手擠一個充氣球或用打氣筒給空氣加壓一樣，壓縮的功會轉成熱能，溫度上升。當中心溫度夠高，氫核開始發生核聚變，能量源源不絕地釋放出來。這時恆星進入主序期：內部向外的熱壓對抗向內的重力，整體處於一種所謂的流體靜力平衡（hydrostatic equilibrium）。

角動量守恆：為何恆星和行星都在轉？

除了塌縮和加熱，還有一個重要原理──角動量守恆。可以想像溜冰者收臂時轉得更快：原始星雲若有一點微小旋轉，塌縮時旋轉速率會加快，最終形成一個扁平的旋轉盤（原行星盤）。盤中的物質會逐漸凝結成行星、彗星與小天體，這也解釋了為何行星多沿同一平面繞著恆星運行。

形成過程的秀場：爆發、噴流與盤面清掃

年輕恆星形成時並非悶悶不動，中間常伴隨劇烈現象。當大量物質沿盤面落向中心，中央恆星會產生從兩極噴出的高速噴流，像水壺滾沸時從口噴出的蒸氣。這些噴流可以把部分物質帶走或清理周圍環境。再加上年輕恆星強烈的光和高能粒子（stellar wind）會把輕質氣體往外推，最後留下比較重、能凝結成岩石與金屬的物質在內側，形成像地球這類的岩石行星，而外側則保留大量氫、氦，形成像木星、土星這類的巨行星。被推得非常遠的殘餘塵埃和小天體，則可能成為柯伊伯帶或奧爾特雲的成員。

恆星的“年齡圖”：兩條不同的生命道路

恆星的一生很大程度取決於質量。質量較小的恆星（像太陽）可以燃燒很長時間，耗盡氫後會膨脹成紅巨星，最後外層逐漸吹散，核心冷卻收縮成白矮星，像是一個熱而小的石頭慢慢變暗。相反，質量很大的恆星燒得快、壽命短，燃燒到晚期會經歷劇烈的超新星爆發，殘餘物可能形成中子星或黑洞。這兩條路徑的最終產物迥異，原因就是質量控制了內部壓力、溫度與可進行的核聚變類型。

太陽並非完美不變：表面斑點與太陽風暴

古代把太陽視為完美、恆常的天體，現代觀測告訴我們真相並非如此。太陽表面有較暗的太陽黑子（局部溫度較低）與突然爆發的太陽耀斑（solar flares），這些現象來自複雜的磁場活動。用不同濾鏡觀測太陽（看不同波長，如可見光、紫外或X光），可以清楚看到不規則的表面活動和巨大電漿運動。這些活動有時會對地球產生影響，例如擾亂衛星通訊或產生美麗的極光。