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1 # 量子貓
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2 # 火星一號
我們知道，恆星的內部一直在進行核聚變反應，並不斷產生光和熱。當核燃料耗盡，核聚變反應終止，我們就會認為恆星壽終正寢。既然如此，質量越大的恆星，核聚變燃料也越多，那為什麼反而會越早消耗完呢？是什麼原因讓低質量的恆星擁有如此之長的壽命呢？
核聚變反應是有條件的，因為原子核都是帶正電荷，它們之間存在極強的排斥作用。為了使原子核之間能夠發生互相碰撞，就必須使原子核的運動速度達到極高的狀態。高溫高壓的環境可以促使原子核高速運動，併發生碰撞，從而聚變成更重的原子核。如果溫度和壓力越高，原子核的速度越快，原子核之間發生碰撞的可能性也越高，所以核聚變反應也會更快。
對於質量越大的恆星，其核心部分受到自身重力擠壓的作用越強，那裡的溫度和壓力也就越高，所以大質量恆星的核聚變反應十分劇烈。正因為如此，大質量恆星很快就會燃燒完內部核燃料，進而引發毀滅。而對於低質量恆星，核心的溫度和壓力相對較低，核聚變反應速率較慢，消耗核燃料的速率也較慢，所以壽命更長。正所謂細水長流！
我們也可以從理論角度來推斷一下。根據愛因斯坦的質能方程可知，質量M越大的恆星，總能量E也越高，這兩者成正比：E∝M。再根據質光關係，質量越大的恆星，光度L越高，兩者關係為：L∝M^a，其中a>1。由於恆星的光度表示單位時間內輻射出的總能量，所以總能量E比上光度L即為恆星的壽命t：
t~E/L∝M^(1-a)
由於a>1（根據質量不同，取1.8、4或者2.8，這裡就不詳述了），所以恆星的壽命與質量呈負相關。
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3 # 東城觀星
宇宙中已知的多數恆星的壽命在10億至100億歲之間，但也有很短和很長的，最短的大概只有幾十萬年，而最長的可能會有上千億甚至上萬億年。所謂恆星的壽命，廣義上就是能夠持續發光（釋放能量）並能被觀測到的時間，簡義說就是能夠持續發生核聚變的時間。我們主要從核聚變角度討論。
簡單來說，恆星越大核聚變反應速度越快，壽命越短。詳細點就是，核聚變是分階段的，有氫聚變、氦聚變、碳氧聚變、矽鎂聚變等，階段越高，需要的溫度越高，條件越苛刻。所有的恆星都會發生第一個階段氫燃燒階段。恆星質量越大，越容易發生高階段的核聚變。而且一般恆星靠近核心的區域往往發生的聚變階段越高。而當核心積累了過量無法燃燒的燃料時，核心聚變就要停止了，核心不再放出能量，外層能量繼續放出，就造成恆星膨脹變成巨星，直至死亡。
而對於超大質量恆星，往往是多個階段同時進行，而且核心容易發生最高階的核聚變也就是矽鎂等元素燃燒生成鐵組元素的過程。核聚變變成鐵的過程，是不能釋放能量的，反而會吸收能量，這個過程就破壞了恆星引力與聚變能量之間的平衡，使得恆星發生爆炸，形成超新星。質量越大的恆星越容易合成鐵元素，也就越快終結生命。其實它們不需要把燃料燒盡，就像人類得了癌症一樣。鐵組元素就是癌細胞，癌細胞達到一定程度，就會死亡。
至於恆星質量與壽命之間的計算公式等問題，請各位有興趣的讀者自己去參考相關資料。
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4 # 蘭天1969飛碟製造專家
與題主說的剛好相反，一個直徑500m的行星帶天體，一百年引力塌縮使體積減半，小天體能存多少年？能和大天體相比嗎？不能，天體壽命與引力大小成正比。在壽命方面，地球不能和太陽相比，大陽不能和銀河系中心體相比，…………。在體積塌縮方面，地球塌縮快於太陽，太陽塌縮快於銀河系中心體，…………。在宇宙中發現了壽命240億年的星體，難道月球和宇宙同光輝，地球與宇宙周光輝，這是不科學的。在宇宙深處，總可以看到老化後爆炸的天體，他們為什麼不與宇宙同光輝呢？宇宙大爆炸是指的直徑920億光年的範圍，是不是整個宇宙就只這麼大了呢？宇宙大爆炸為什麼不與更大的大宇宙同光輝呢？太陽的壽命長於地球，銀河系中心體壽命長於太陽，壽命是與質量成正比。
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5 # 旅行到宇宙邊緣abc
我認為有以下幾個原因造成了恆星質量越大，壽命越短。
首先，恆星質量越大，內部的壓力和溫度也就越大，於是，對於內部的單個原子來說，於其他原子發生碰撞併產生核聚變的機率也就越大，自然會造成恆星的壽命變短。
其次，核聚變反應具體過程有所不同。比較失敗的褐矮星只能引起氘和氚的核聚變，由於氘和氚的含量非常低，所以反應進行的非常緩慢，釋放的能量也很少。
紅矮星，橙矮星和黃矮星內部的溫度和壓強也不足以直接造成四個質子聚變成氦原子核，主要是透過碳氮迴圈，也就是用碳原子作為催化劑，把四個氫原子聚變成一個氦原子。反應進行的也不是很快。12C+ 1H →13N +γ
13N → 13C +e ve
13C+ 1H→ 14N+ γ
14N+ 1H→15O +γ
15O→15N +e ve
15N+ 1H→12C+ 4He
但是大質量恆星卻可以直接把氫原子聚變成氦原子，速度要比碳氮迴圈快的多。
最後一個原因，紅矮星可以透過對流將表層氫元素輸送到核心部位進行核聚變，大質量恆星卻不能。
恆星的質量每增加十倍，則壽命縮短為原來的750分之一。所以，超大質量恆星的壽命只有幾百萬年，最小的紅矮星壽命可達上萬億年。
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6 # 擦肩而過的世界
首先宇宙早期只有恆星存在，超巨型恆星壽命只有幾千萬年，因為超巨型恆星核聚變反應非常劇烈，恆星外層氫原子都直接反應，內部氧，氧，碳等都能非常劇烈反應，因此非常恐怖大量消耗超巨型恆星的物質，而死亡發生劇烈大爆炸，產生重金屬等其它物質，從而形成構成其它星系星球的物質，也形成巨大黑洞。褐矮星壽命最長，其次是質量和體積越小恆星壽命越長。
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7 # 科技和生活
晴朗的夜空中，我們所能看到的星星大部分都是恆星，除了距離因素之外，通常是質量越大的恆星越亮，越小的恆星越暗（紅矮星和橙矮星無法直接目視）。但是也是質量越大越亮的恆星的壽命越短，而越小越暗的恆星壽命越長，這又是為什麼呢？
根據質量大小的不同，恆星又可以分為很多型別，簡單來說，從小到大就是紅矮星、橙矮星、黃矮星、藍矮星、藍巨星、超巨星和特超巨星等。其中以紅矮星的壽命最長，預估可達數千甚至上萬億年，而特超巨星的壽命最短，通常不超300萬年。
那麼為什麼會有這麼巨大的差別呢？這是因為紅矮星的質量較小，所以自身的引力也小，其內部產生的高溫高壓也比較低，只可以啟動核心部分的氫核聚變，而且由於溫度較低，物質聚變的速率非常慢，所以紅矮星可以聚變數千甚至上萬億年，橙矮星可以聚變150到500億年，我們的太陽屬於一顆黃矮星，還可以聚變100~120億年。
質量越大的星體，其內部的溫度越高，星體活動越活躍，所以其內部核聚變區域越大，聚變的速度也越快。假如一顆恆星表面以下10萬公里深處可以進行核聚變，那麼直徑20萬公里的恆星將只在最核心處聚變，直徑30萬公里的恆星，最中心的直徑10萬公里區域可以進行核聚變，直徑300萬公里的恆星，內部280萬公里的區域都可以進行核聚變，而且由於星體質量越大，內部溫度越高，星體活動越劇烈，核聚變進行的速度也越快，質量越大的恆星壽命越短，有些特超巨星的壽命甚至不會超過300萬年。
質量不同的恆星演變成的星體也不一樣，紅矮星和橙矮星內部的核聚變進行完之後，它們會漸漸熄滅，最終成為一顆黑矮星；而像太陽這樣的黃矮星以及藍矮星內部的核聚變熄滅之後會成為白矮星，之後再經過長時間的降溫才會成為黑矮星；比太陽質量大8倍的恆星，在內部核聚變進行了鐵元素的時候，會發生超新星爆發，形成中子星；那比太陽質量大25倍的恆星內部核聚變進行到鐵元素的時候也會發生超新星爆發，但是它會成為黑洞。所以不同質量的恆星不但壽命不一樣，主序星階段結束之後所形成的星體也是不一樣的。
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8 # 科學矩陣
按照正常思維，質量越大的恆星，所包含的能量就越多，照理能燃燒更長時間才對，可實際上並非如此。
通常情況下，恆星的質量和壽命在總體上的確呈反比——質量越大，壽命越短。
這個反比關係，是由一連串呈線性的正比關係決定的。
我們用其中最主要的三個線性關係來說明這個問題。
質量與半徑呈正比恆星是氣態星體，而非高密度天體，質量越大，就意味著半徑越大。
半徑大則體積大。
當然，質量越大，引力也越大，密度自然會越高，但大質量恆星的引力尚不足以將自己壓縮到與小質量恆星一樣大。
體積與表面積呈正比體積越大，表面積也就越大，這一點不難想到。
但最重要的一點：星體是球形的，半徑增加一點點，表面積會大幅度增加。
也就是說，質量稍大的恆星，表面積會比質量稍小的恆星大許多。
表面積與能量消耗呈正比。這一點又是由幾個線性關係組成的，不過只簡單提一下，就不一一贅述了。
恆星燃燒是“核聚變”反應：在其核心部位產生熱核反應，將熱能輻射到表面，最後透過表面的劇烈燃燒，將熱能輻射到太空中。
因此：
表面積越大，燃燒面積就越大；
燃燒面積越大，溫度就越高；
溫度越高；核反應就越劇烈；
核反應越劇烈；燃燒也就越劇烈，能量自然也就消耗得越快。
這一系列的連鎖反應，最終導致了質量越大的恆星儘管能量越多，但消耗卻更大，其壽命也就越短暫。
最後，做個最簡單的比喻：
大口徑盆子裡的10公升汽油，會比小口徑盆子裡的5公升汽油更快燃盡。
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9 # 太空科學站
我們都知道恆星是宇宙中發光發熱的主力軍，夜空中的點點繁星除了少數幾顆太陽系行星外其餘都是恆星，我們的太陽是一顆中等質量的黃矮星，距離最近的比鄰星是一顆紅矮星，天狼星則是由一顆白矮星和一顆藍矮星組成的雙星系統。
恆星發光發熱的背後其實是核聚變在發揮作用，大量的氫元素在恆星的核心區域受到了高溫和高壓的“蹂虐”後發生了核聚變反應，而這種核聚變反應的劇烈程度和恆星的質量是成正比的，也就是說質量越大的恆星核聚變反應就越強大，如此一來有限的氫元素就會被飛速消耗下去，結果就是大質量恆星的壽命只有幾千萬年甚至幾百萬年。
相比大質量恆星那樣的“短命鬼”，我們太陽這樣的中等質量恆星由於內部核聚變反應“溫和”而得以擁有100億年左右的壽命，如今的太陽可謂是正當壯年。
不過我們的太陽遠遠不是宇宙中壽命最長的恆星，質量比太陽還小的紅矮星才是宇宙中最長壽的恆星，像比鄰星那樣的恆星就能將內部的核聚變反應持續上千億年。
我們的宇宙誕生至今已經138.2億年了，最早的第一代恆星大部分都已經熄滅或者超新星爆發了，而第一代恆星中的紅矮星卻一直活到了現在，不可謂不長壽，這也告訴我們有時候太劇烈並不是什麼好事，溫和的聚變反應往往能更長久。
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10 # 星辰大海路上的種花家
為什麼說恆星的質量越小，壽命越長，而大質量的卻剛剛相反？
可能這才是大家困惑的地方，一般來說恆星的質量表示了其燃料的儲備量，質量越大那麼很明顯其氫元素就越多，那麼能夠供給燃燒的燃料也就越多，但對於恆星來說，卻是反其道而行之，質量越大壽命越短，以太陽質量為例，壽命大約是100億年，但質量更大藍特超巨星卻只有數千萬年，而像比鄰星這樣的紅矮星卻高達數千億甚至上萬億年，造成這個結果的主要有兩個因素：
一、大質量恆星的溫度升高是其中一個重要原因
質量大代表燃料多，但也有一個非常現實的問題，質量越大代表核心處的溫度也就越高，能夠提供核聚變反應的區域也就越到，簡單的說就是消耗燃料的爐子變大了，當然這抵消了因質量增加而帶來的紅利！
二、另一個最關鍵的因素是恆星結構
導致恆星壽命過短的因素恆星的內部結構，與各位想像的不一樣，大質量的恆星和小質量的恆星儘管發光原理是一樣的，但結構卻完全不一樣，也許我們得分成三種類型來理解：
1、大於80%太陽質量的恆星
這種恆星有一個特點，恆星核心處有一個對流層，而且這個對流程佔整顆恆星的比例並不大，整體上來說，再大質量的恆星，這個對流層的比例並不會無限擴大，而是逐漸趨於一個平衡！對流層的外側是輻射層！
2、小於80%但大於40%太陽質量的恆星
這種恆星的特點是有輻射層也有對流層，但對流層佔了整顆恆星的大部分
3、小於40%但大於10%太陽質量的恆星
當然10%是恆星最基本的門檻，因此大於10%是必須的，否則就成不了恆星了！這種恆星有一個與眾不同的特點是沒有輻射層，整顆恆星都是除核心外就是一個對流層！
為什麼要將這三種類型著重說明是因為，恆星能燃燒的燃料都在這個對流層以內，除此之外其他區域的氫元素交換到核心燃燒的比例是極低的，因此當恆星質量逐漸加大，溫度增加，但真正能供給燃燒的燃料卻還是維持原來的水平時，恆星的壽命減短則是必然的！
在太陽質量的80%-40%階段內的恆星，由於其也有輻射層，但輻射層的比例很低，因此這種恆星的燃料利用率還是比較高的！而小於40%的恆星則整顆恆星都完全沒有輻射層，並且由於核心溫度剛好可以滿足氫元素聚變，因此緩慢燃燒加上氫元素的徹底利用，導致它的壽命極高！
但這三者之間，最穩定的是太陽質量的80%-40%之間的恆星，第一種由於質量比較高，核心在氫元素聚變階段結束後還會有氦元素聚變，但劇烈聚變的氦元素將導致恆星膨脹成紅巨星，因此這種天體是不穩定的！
而小於40%太陽質量的恆星，由於整個恆星都處在對流層之內，因此這種恆星的狀態同樣是不穩定的，2016年3月，Evryscope觀測到了比鄰星耀斑的爆發過程，十秒鐘之內，比鄰星的亮度上升了1000倍，直接達到了肉眼可見的程度，假如按太陽的爆發規模來算的話，這絕對能達到令地球流浪的超級氦閃！因此Proxima b上即使有生命，也可能已經被摧毀！
天倉五的宜居帶分佈，比太陽系更靠近一些！
介於兩者之間（40%-80%太陽質量）的恆星則是最穩定的，由於其輻射層阻隔，表面活動相對比較小，是最適合文明生存與發展的恆星，距離地球12光年外的天倉五就是這樣一顆恆星，不過比較可惜的是它周圍的存在比較寬的小行星帶，簡單的說天倉五儘管恆星發展極度完美，但行星可能發育不良，並沒有徹底清理軌道上的小行星！
三、超大恆星是怎麼死亡的？
在大家的印象中，恆星總是會膨脹成紅巨星，然後最後在超新星爆發中了卻一生，但事實上超過太陽40倍質量的恆星並不會膨脹成紅巨星，例如一顆碳氧核心質量為64-144M⊙（太陽）的恆星在碳氧聚變階段核心溫度會上升到極高的程度，而極高能量狀態下的γ光子會產生正負電子對，請不要以為正反物質湮滅能量會更大，恰恰相反兩者湮滅能量要小於形成它們的光子，因此核心會變得極不穩定，最終將輻射壓無法對抗引力導致整顆恆星結構崩潰，跟超新星爆發一樣，但這種狀態下核心並不會剩下什麼物質，例如中子星和黑洞等統統不存在，僅僅是一團星雲而已！
請注意是碳氧核心質量要達到64倍太陽質量以上，但大麥哲倫星系蜘蛛星雲中的R136a1（觀測到質量最大的恆星，太陽的256倍）未來碳氧核心可能都達不到50倍太陽質量，因此這種直接超新星爆發啥都麼有的極超超新星可能是相當少見的！
因為這種超過愛丁頓極限的藍特超巨星並不多見（愛丁頓極限：恆星輻射壓和引力坍縮對抗的極限平衡點，一般認為是太陽質量的150倍），它的未來是會在Ib或者Ic型超新星爆發中直接形成黑洞
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為什麼恆星質量大而命短？
因為質量大的恆星可以有其它的核反應方式（涉及中重元素），大質量恆星不僅可以更快的"燃燒"，還能以不同的方式“燃燒”。
恆星質量越大，那麼引力就越大，使整個恆星往內收縮，這就意味自核心就更熱，核心發生的核聚變就會使溫度和壓力變得極高，同時核反應速率就越高。這種燃燒就會使“恆星”加快衰老，所以就命短。在這種高反應下，恆星發光度就越強，就是夜空中最亮的星，它們的壽命只是有幾百萬年的最極端的恆星。恆星的壽命=常數*質量^ -2.5，就是恆星的壽命和它質量的2.5次方成反比。