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天文|大质量行星演化历程，所有的恒星都有机会成为超巨星吗？

红超巨星是宇宙中体积最大的星体之一 。 其实在形成的初期它们并没有多么巨大 ， 但是随着年龄的增长 ， 再历经一系列变化之后 ， 它们将变的又大又红 。
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定义红超巨星
当天文学家试图寻找宇宙中体积最大的恒星时 ， 他们可以找到很多红超巨星 。 尽管红超巨星在体积上非常的巨大 ， 但是它们绝不是宇宙中质量最大的天体 。 无数的研究告诉我们 ， 红超巨星是一个恒星处于其生命晚期的状态 ， 且它们并不会就此安静地逝去 。
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红超巨星的诞生
那么红超巨星是怎么形成的呢？想了解其内中的机理 ， 我们必须要知道一颗恒星是如何从出生一步步走向死亡的 ， 恒星从出生起就开始经历一个又一个的阶段 ， 而这整个过程就叫做‘ 恒星演化’ 。 恒星首先会在充满着气体与尘埃的星云中诞生 ， 随即在其星核内发生核聚变 。 大部分的恒星都属于在‘主序星’这一行列 ， 在这一阶段的恒星都处于流体静力平衡状态 。 这意味着其星核内发生的核聚变所产生的能量与压力足够抵挡住恒星外层的重力 ， 使其不至于坍塌 。
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图解：红超巨星的艺术家想象图 。 欧洲南部天文台

质量足够大的恒星在什么时候会成为红超巨星呢？
一颗高质量恒星（比太阳高很多倍）所经历的演化阶段与主序星差不多 ， 只是比类日恒星更加的激烈 。 由于其极高的质量 ， 在氢燃烧阶段之后 ， 星核发生坍塌 ， 而极速增长的温度引发了氦的核聚变 ， 聚变速率的高速提升又导致了恒星的不稳定 。 一颗恒星在转变为超红巨星之后也会付出相应的代价——它将会向太空流失非常多的质量 。 所以说红超巨星在体积上可以说是宇宙中最大的天体 ， 而在质量上远远不是 ， 因为它们会随着时间流逝而失去质量 。
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图解：大犬座VY 红超巨星 ， 是目前已知第二大体积的恒星 ， 左下角的像素点即是太阳 。 Universetoday
红超巨星的特性
红超巨星之所以看起来是红色 ， 是因为其拥有较低的表面温度（温度从3500K到4500K） 。 依照韦恩定律 ， 一颗恒星越热 ， 其辐射谱的波长越短（红光的波长在可见光范围内最长 ， 所以红超巨星的表面温度并不高） 。 所以虽然红超巨星的内核温度极高 ， 但由于其巨大的表面积 ， 温度在由内向外的传递中遂可以很快地降下来 。 一个很好的例子就是我们在地球上肉眼可见的参宿四（猎户座α星） 。 绝大多数红超巨星的半径是太阳的200到800倍 。 因为它们极高的质量与体积 ， 这些巨大恒星需要非常多能量来防止重力塌陷 ， 所以必须要极速地燃烧自身的核燃料 ， 最终导致了它们短暂的寿命（只有数千万年 ， 其短暂是相对于类日恒星） 。
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其他种类的超巨星
前面我们主要讨论的是红超巨星 ， 然而在宇宙中还存在着其他种类的超巨星 。 一颗高质量恒星通常在氢聚变过程之后会在不同种类的超巨星之间互相切换 。 比如一个恒星在变为蓝超巨星之前会先经历黄超巨星 ， 然后又变回黄超巨星 ， 如此往复 。
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图解：一个蓝超巨星与太阳系的体积对比 ， 右下角图中最外层圈即是木星的公转轨道 。 Space
特超巨星

超巨星中质量最大的一类又被称为特超巨星 ， 然而特超巨星的定义并不是很严谨 ， 它们通常只是指质量非常大且体积非常大的红超巨星或蓝超巨星 。

红超巨星的死亡

随着在恒星内核所燃烧的元素越来越重 ， 一颗超高质量的恒星会在不同的超巨星阶段来回切换 。 最终所有的燃料将会被耗尽 ， 而这也是重力最终胜利的标志 。 在这个时间节点 ， 恒星的内核大部分都是铁 ， 内核再也无法提供用以抗衡重力的辐射压 ， 从而引发重力坍塌 。 接下来的一系列事件导致红超巨星爆发成为一颗II型超新星 ， 最终只留下了恒星内核 ， 且在强大重力的压缩下 ， 成为一颗中子星或者是一个黑洞 。

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