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每當我們仰望天際，除了高樓大廈和比 IFC 更高的樓價外 (例如把 1000 萬港幣全部換成 10 蚊銀，疊起來有 7 座 IFC 那麼高)，我們看到天空。 天空中、雲層外，人類只古以來，每天都會看到一個發光的球體。這個球體每天環繞地球轉一個圈，照亮我們的大地，為地球上所有的生命提供能量。 這個發光的球體，就是太陽。 自我們在森林中生活的祖先以來，這個太陽日復一復、年復一年，從未間斷地照耀著。我們很自然會好奇：「太陽是否永恆不變？」 太陽是一顆星。星的英文 star，中文正式名稱叫「恆星」。用上永恆的恆，因為恆星的壽命與人類或其他所有動植物比起來，就如永恆一樣的長。可是，就連宇宙的壽命也不是無限永恆的，恆星也有其壽終正寢的一天。 我們的太陽現在大約有 50 億歲，天文學家估計它仍可繼續發光另一個 50 億年。為什麼太陽的壽命可以有 100 億年那麼長呢？而其他恆星的壽命又會否不同？ 在晴朗的夜空，我們可以看到很多星星。這些星星其實就是別的太陽。如果我們細心看，可以觀察到不同的星星有不同的顏色。我們的太陽當然是橙色的了，而有一些星星是藍色的，另外一些看上去則比太陽更偏紅。 為什麼恆星會有不同的顏色？顏色與溫度有直接關係：藍光的能量比紅光高，所以如果大家有入過廚房，就會發現越熱的火越偏藍色。同樣，恆星的顏色也代表了他們的表面溫度 (注意只是「表面」的溫度，因為我們只能看到恆星的表面發出來的光)。所以當我們看到一顆藍色的星星，就可以知道這是一顆比太陽溫度高的恆星；相反，當我們看到一顆比太陽更偏紅的星星，就知道它比太陽溫度低了。 說到這裡，究竟我們的太陽有多熱？其實太陽的表面溫度並沒有你想像的那麼熱，只有約 6000 度。在恆星的家族之中，太陽是一顆中等偏低質量的恆星。而一些藍色的星星，其表面溫度可達幾萬度，這些恆星的質量比太陽的高很多 (大約 10 – 100 倍)，天文學家叫它們做「巨星」或「超巨星」。而比太陽輕的恆星，就是那些偏紅的星星，表面溫度只有大約幾千度，質量可低至約 0.08 倍太陽質量，天文學家叫它們做「矮星」。 但究竟溫度與恆星的壽命有什麼關係啊？天文學家又是如何知道恆星的壽命有多長？地球的壽命比太陽短 (這是當然的，因為太陽比地球早形成)，生存在地球上的我們當然不可能有足夠長的壽命去觀察太陽的一生。天文學家不能與星星鬥長命，但我們發現到一個事實：原來恆星在其一生的不同時間，外觀都是不同的，就像人類會經歷生老病死一般。所以，計算恆星的壽命、恆星如何演化等等，就有如做人口普查！ 試想像：我們是外星人，坐飛船來到地球。我們看到一種叫「人類」的動物，牠們有很多不同「形態」：有些看上去很壯碩、有些滿頭白髮、有些體型細小、有些卻很高大。我們如何知道牠們究竟是如一個物種在其生命週期的不同階段，還是根本是不同的物種呢？ 如果我們把地球上不同地方的「人類」做統計，例如把每 100 萬人分開來，看看他們的身高、外觀等等參數的分布。地球上有大約 70 億人，所以我們可以做 700 次這樣的統計。結果我們會發現，這 700 次裡面的大部分，都包含著上述不同的「形態」，而且不同「形態」之間的比例有不同地方會有差別。這就告訴了我們一個非常明顯的事實：極有可能「人類」是同一個物種，而不同「形態」之間的不同比例代表了該區域的人口老化程度！ 其實，天文學家就好像這些外星統計學者。天文學家就是透過觀察不同恆星的集合，看看他們的光度和溫度之間的關係。事實上，很多恆星都不像我們的太陽這麼孤單，很多恆星都是屬於雙星、三星、甚至多星系統之中。一個介乎幾個至幾十萬個恆星的多星系統，我們叫叫「星團」。很多很多個星團聚集在一起，就形成了宇宙間一個一個星系了。 如果我們觀察這些星團、星系，數數看他們每一個裡面的恆星成員，看看它們的光度和溫度，就會發現不同的星團、星系會有不同的比例，就好像人口普查的結果。所以，天文學家就知道恆星會演化了。 當我們知道恆星會演化，下一步就是要知道它們如何演化。天體物理學家使用我們已知的物理定律，建構出各種不同的恆星模型。在愛因斯坦的時代，人類還不清楚究竟太陽是如何發光的，他們不明白為何太陽能夠持續並非常穩定地釋放出這麼巨大的能量！ 那時候，物理學家還未知道有核能這種能源。有一些科學家說太陽的能量來自化學能、另一些則說太陽能源是因為向太陽落下的隕石所釋放出來的重力勢能…… 可是全部這些能量都不足以維持 50 億年：只需要簡單地計算一下，莫說是地球生命起源的大概 40…… Continue reading 恆星的死亡筆記