太阳是永恒的吗，它的能量会不会消耗殆尽？

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当我们仰望夜空中的星星时，你会看到数十亿或数万亿英里外的恒星发出的可见辐射。同样地，当你在地球上享受太阳的光芒照在脸上时，你也会被同样的辐射加热，这种辐射是从我们太阳系的恒星中释放出来的能量。大多数人不知道的是，这种能量是太阳核心发生核聚变的结果。核聚变导致大量的氢被用作能源。

如果太阳已经燃烧了50亿年的大部分时间，它的氢怎么还没有耗尽呢?更重要的是，太阳从哪里得到这么多氢呢?
  d, c) I0 z4 n1 o6 [1 _/ K简短的答案——大爆炸，但还有很多要说…
宇宙的起源
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在大约138亿年前发生的大爆炸之后，宇宙以惊人的速度膨胀，能量和亚原子粒子的大漩涡是我们无法想象的。宇宙中的一切都是大爆炸的结果，但在一开始，事情很简单。
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  x2 ?/ Q' G7 s$ l& V9 r. `最初的能量外溢导致了亚原子粒子的形成，即质子、中子和电子，但它们都被能量、速度和温度激发得如此之快，以至于它们无法控制地从彼此身边飞过。然而，最终，随着宇宙汤开始冷却(请注意，它还在继续膨胀)，这些质子和电子开始相互发现并结合。一个质子和一个电子是氢的化学组成。信不信由你，氢是宇宙中最丰富的元素，约占已知宇宙质量的四分之三。紧随其后的是氦，更远的是氧。
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, R% N2 _* j1 w) \) `1 j) C) F, M7 F现在，当这些氢原子和氦原子在宇宙的最开始合并时，它们形成了巨大的粒子云，有时直径达几十万光年。在很长一段时间内，分子向内的重力和向外的分子间相互作用的压力之间保持着平衡，但在某些时刻，这个阈值被越过了。这导致这些巨大的粒子云开始向内坍缩，形成小块密度极高的粒子区域，最终形成恒星。
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) l, ]. ]  y& \/ V! _, [5 }2 I我们今天在较古老的星系中看到了这样的例子，它们通常被称为蓝矮星系，它们没有年轻星系在恒星形成过程中所拥有的各种其他较重的元素，但它们仍然是多产的恒星摇篮。
一颗恒星诞生了

现在，当这些坍缩的粒子形成一个球时，热量和密度开始显著增加，引力强度也开始显著增加，并从周围的空间带来了更多的物质。当这个“球”外部的压力与重力的拉力相匹配时，一颗原恒星就正式诞生了。基于对原料氢和氦的获取，恒星可以向几个不同的方向运动。

3 ?, I4 e# L1 b: s& q如果这颗恒星的原材料不足，它将永远无法积累足够的密度或质量来“点燃”，也就是说，它将成为我们通常所说的褐矮星。然而，如果一颗恒星的核心确实有足够的密度和热量来点燃，就会发生非常令人兴奋的事情。（核聚变）氘聚变是下一步，一个有一个质子和一个电子的氢原子与一个中子发生反应。这是最基本的聚变形式，可以阻止恒星自身的坍缩;发动机已经发动了。然而，一旦氢聚变开始，恒星就可以说是到达了生命的“主要阶段”。

+ w, Z& m3 U7 m1 r从本质上讲，巨大的压力和密度，加上这些受压原子的热量，会在氢的质子中引起连锁反应，从而把元素转化为氦。
这种核聚变会释放出惊人的能量，当每秒有成千上万的质子相互碰撞和聚变时，就会形成一个爆炸的气体球，也就是我们所知的恒星。
( Y. H4 R1 ]) b7 {( D6 j2 d在恒星的整个生命周期中，氢和氦的比例都会发生变化(最初，氢和氦的比例大概分别为70%和30%)。随着越来越多的氢通过核聚变转化为氦，核与氦的密度越来越大，外层氢核继续燃烧，但没有那么明亮，燃烧区域离核越来越远。不过，不要太担心氢会耗尽;别忘了，它可是占宇宙的75%，还有很多呢!

7 o: V% i- X2 A' S1 Y* x* B4 J恒星的寿命
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很难想象一颗恒星的巨大尺寸，就像很难想象一个氢分子的大小，或者广袤的空间一样，但只要说，当一颗恒星形成时，它通常会为30 - 50亿年的聚变做准备。当然，一些更不寻常的恒星，比如超级巨星，可能会以惊人的速度消耗氢，并在短短几百万年内燃烧殆尽，最终形成一颗引人注目的超新星。在另一个极端，一些恒星非常高效，比如红矮星，它们可能有足够的燃料维持上千亿年，但即使这样……最终所有的东西都会消亡。
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当一颗恒星死亡时，很多事情都可能发生，但是当提到宇宙的形成时，没有什么比超新星更有帮助了。当一颗恒星“变成新星”时，它会发生宇宙中最壮观的景象之一——爆炸，并将其较重的核心元素喷向宇宙，帮助其他星团的形成。我们的恒星就是这样形成的，在它开始后的80多亿年后——由超新星的残余碎片和大爆炸后形成的原始氢粒子组成。
; [; M; d+ t; E# d" a: V9 R' O参考资料

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1 ~9 n2 O7 y' F6 k7 s% q- t& c美国物理学会物理学
科学美国人
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