导语：当我们在一个黑暗的夜晚仰望天空时，我们看到的本质上是我们祖先在人类历史黎明时所看到的恒星。然而，如果认为恒星是永恒的，那将是一个错误。通过观察，我们了解到恒星有一种自己的生命周期，一种比人类生命周期长得多的生命周期，甚至整个文明的存在。
01
恒星
所有的恒星都是通过核聚变产生能量的。当恒星在高压下被压碎并加热到极端温度时，恒星中大量的氢气会形成更重的元素，如氦或碳，在这个过程中释放出大量的能量。这种能量加热恒星，使它发光。白矮星是如此密集，以至于一茶匙的白矮星的重量相当于几头大象！然而，恒星中巨大的氢供应并不是无限的，最终所有的恒星都会终结。
1、质量最大的恒星迅速燃烧燃料
质量最大的恒星迅速燃烧燃料，至少按照天文标准是如此，它们在仅仅几百万年里展现了它们的进化过程。像我们的太阳这样的小恒星将照耀大约100亿年，而较小的恒星将活得更长。大多数明星都会有一个温和的结局，而最大的则会有一个更具爆炸性的结局。正是恒星诞生和恒星死亡的不断循环使宇宙进入了我们今天所知的地方，而我们的存在也要归功于我们面前的几代恒星。利用红外光观察恒星消亡的通常壮观的结果，揭开了宇宙循环过程中的一些谜团，这些奥秘帮助地球和地球上的一切，包括我们。
2、宇宙回收
值得注意的是，自从埃德温·哈勃(Edwin Hubble)第一次发现我们所能看到的一切在最初的大爆炸之后都在膨胀，天文学家们就收集了一张非常详细的宇宙早期照片。大爆炸之后，宇宙又热又密，充满了氢、氦和微量的锂。就这样了。但今天，我们发现了一个丰富的元素周期表横跨我们的星球和宇宙。
3、如果我们从氢和氦开始，其他元素从何而来？
核聚变是将较轻的元素粉碎在一起，融合成更大、更大的元素的过程。我们知道这是照亮太阳和其他恒星的过程。令人惊讶的是，宇宙中所有较重的元素似乎都可以追溯到遥远恒星的核火焰。当恒星死亡时，它们会将它们的一些物质重新循环回宇宙中，并伴随着它们最初形成时不存在的更重元素的混合。由这些新形成的元素富集的气体和尘埃云为新恒星和太阳系提供了基石。
天文学家卡尔·萨根(CarlSagan)曾说过：“我们是由恒星组成的”，把我们身体里的物质和它形成的前几代恒星联系起来。事实证明，恒星有两种不同的方式参与宇宙循环进化。一个相对安静，另一个非常暴力。这完全取决于恒星的大小。
02
环形星云
1、小恒星到达生命的尽头时，他们的最后一幕就是所说的“行星星云”
当像我们的太阳这样的小恒星到达他们的氢燃烧生命的尽头时，他们的最后一幕就是将外层抛回星际空间，形成我们所说的“行星星云”。这个词可以追溯到数百年前天文学家威廉赫歇尔，红外光的发现者。他发现了圆形，模糊的物体，在他看来，有点像天王星。虽然今天我们知道它们不是行星，但这个词仍然被使用。
行星星云的故事开始于恒星接近尾声的时候。经过数十亿年的氢与氦的融合，它的富氦核心变得热而致密，足以成为燃料来源。氦燃烧形成更重的碳、氮和氧的混合物，这种新的能量爆发将恒星喷出一个更大的红巨星。
如果恒星足够小，这些较重的元素本身就永远达不到燃烧点，核聚变过程也就停止了。恒星停止产生能量并死亡，但在最后的阶段它会剥离外层。这种物质被吹向星际空间，携带着它曾经形成的更重元素的痕迹，主要是碳。
2、这颗恒星幸存下来的核心被称为“白矮星”
这颗恒星幸存下来的核心被称为“白矮星”。它的密度令人难以置信，恒星的大部分质量都塞进了一个地球大小的物体里。虽然它不再产生能量，但它仍然非常热，并在紫外线中闪耀。白矮星核心发出的光加热了周围的星云，使各种原子和分子在红外线中发光。红外观测不仅帮助我们了解这些星云中包含的气体，而且还揭示了可见光下看不到的碳尘。
赫利克斯星云的红外照片揭示了这颗恒星死亡后的一些动荡后果。蓝色-绿色表示外层气体进入太空。中心较亮的红色圆圈是围绕白矮星的尘埃圆盘的辉光(圆盘本身太小，看不见)。在恒星死亡之前，它的彗星(可能还有行星)会以有序的方式围绕着恒星运行。但是当恒星吹离外层的时候，冰体和外行星就会被抛到一起，导致持续不断的宇宙沙尘暴。
3、宇宙足球
行星状星云也是一种非常独特的碳分子，被称为“巴克球”。巴克球，简称为“巴克明斯特富勒烯”，是由60个碳原子组成的球形分子。它们的结构类似于经典的足球。巴克球于1985年首次在实验室被化学鉴定，当时科学家们正在模拟红巨星外膜中发现的条件。25年后，天文学家使用美国宇航局的斯皮策太空望远镜在行星状星云中发现了它们，这是红巨星的外壳。
红外光是识别巴克球独特的光谱特征所必需的。每个原子和分子都可以通过它发射的一组精确的谱线来识别；这些谱线在特定波长的光下可以被看作是一种明亮的光。在巴克明斯特富勒烯的例子中，这些特殊的谱线出现在光谱的红外部分。
4、星云为恒星重新循环更重的元素回到星系提供了一个重要的机制
行星状星云为恒星重新循环更重的元素回到星系提供了一个重要的机制。下一代被创造的恒星获得这些物质来帮助形成行星，在我们的例子中，在地球上发现了许多生命形式。这可以帮助提供碳、氧和氮，但不能提供其他更重的元素。比我们的太阳质量稍大一些的恒星的核心在重力作用下会被压缩到更大的压力和更高的温度。在这些恒星中，碳变成了燃烧的燃料来源，留下了更密集的氧气。事实上，许多较重的元素都可以锻造，直到形成铁芯为止。
结语：这些恒星越来越密集的核心最终到达了一个临界点，在这个临界点上，核心不再能够在巨大的重力挤压下支撑自己。在瞬间，核心在重力压力下崩塌，恒星的上层落入空隙中。这种令人难以置信的重力能量释放将所有的东西撞在一起，引发了一场大规模的爆炸。激波通过下坠的物质反弹，并将其中的大部分爆破回太空。在这次爆炸中释放出的能量如此之多，以至于可以形成比铁重得多的元素。事实上，我们周围世界上所有最重的元素，从铅到黄金到铀，都可以追溯到太阳系形成之前的超新星爆炸。