崩塌和爆炸中的恒星

在具有7倍以上太阳质量的恒星中，惰性碳核质量极高，以至于发生足以引燃碳聚变的坍缩。引燃碳聚变所需的温度的区域的温度达数亿度。碳聚变生成镁。恒星开始形成层状结构，在恒星中的每一层壳内都进行着不同元素的核聚变。氢聚变仍然在核区的最外层发生，在它下面，氦转化为碳和氧。恒星发展出了物质构成的同心环，每一层中一种特定的化学元素聚变为另一种，并且为下层壳提供物质。这些壳中包含了氖、钠、镁、硅、硫、镍、钴以及最终的铁。与它们的初始阶段相比，这些大质量恒星以极高的速度通过它们最后的演化阶段。碳聚变通常在1000年内完成，而氖和氧的聚变发生在1年之内。生成铁核的硅的燃烧通常仅仅持续一两天。

↑船帆座超新星遗迹是由发光气体丝构成的大致圆形外壳。这张照片只展示了它的一部分。产生于这个星云的恒星被认为在1.2万年左右以前经历了超新星爆炸。在这层外壳的几乎正中心是脉冲星0933-45，它被认为是爆炸恒星的残余部分。

铁和镍在恒星的核心生成，但并不聚变生成其他物质，这是因为之前的所有核聚变都是释放能量的，但在铁之后，元素聚变所需的能量要大于聚变过程释放的能量。这些能量无处得到，从而铁在恒星中心积累成电子简并质量。但电子的压力不是无限的，随着质量的继续增加，核心开始变得不稳定。当内核所含的质量达到1.4倍太阳质量——钱德拉塞卡极限，电子简并压不再能够抵挡引力，核心进一步崩塌，这一崩塌具有与从建筑物底部敲打其地基一样的效果。上层结构，在这里就是恒星的其余部分，开始向下崩塌。

随着恒星自身向下坠毁，它释放出大量的能量使得它爆炸并且将自身吹散成小块。这就是超新星。超新星爆炸释放的能量导致了比铁更重元素的产生。以这种方式爆炸的恒星被称为Ⅱ型超新星。Ⅰ型超新星牵涉到一颗白矮星，如果白矮星与另一颗恒星足够接近，那颗恒星会将部分的外层大气传到白矮星上，这在白矮星上累积直到发生强烈的核爆炸，这能够摧毁白矮星并且产生一颗Ⅰ型超新星。

↑这是在6厘米波长下拍摄的仙后座A超新星遗迹。它大约在300年前爆炸，也是天空中最亮的无线电源之一。蓝色的区域表示辐射最为强烈。

超新星为星际介质提供了比氦更重的元素。宇宙包含了75%的氢和23%的氦，更重的元素占据了剩余的2%，这些较重元素被天文学家称为金属，它们使得行星和生命的产生成为可能。地球上和我们身体内的每个原子都曾经位于太阳和行星形成前以超新星形式爆炸的大质量恒星中心。超新星爆炸产生的震波是压缩星际介质形成新恒星的一种机制。

→当大质量恒星到达其生命的最后阶段时，聚变在它内核的各层中自发发生。氢聚变产生氦，氦聚变为碳和氧，碳聚变生成氖和镁，氧聚变生成硅和硫。最终硅和硫聚变产生铁。铁聚变需要额外的能量，因此铁以惰性核的形式聚集。

↓当具有超过太阳1.4倍质量（钱德拉塞卡极限）的恒星离开主序时，它膨胀形成红巨星。最终它以剧烈的超新星的形式爆发，并将其外层物质吹向宇宙中。其内核在引力作用下崩塌形成微小的、异常致密的中子星。当恒星成为超新星时，它的亮度增加了108倍，这将持续数天时间。