宇宙中的所有天體都有其生命週期，當然，恆星也不會例外。就像我們人類一樣，恆星也始於“胚胎”狀態，在它的周圍環繞著為其提供生命養料的星雲。就恆星的形成過程而言，所經歷的一系列演變都是複雜而多變的。從星際介質到原恆星形成，年輕恆星和“失敗的”恆星有所不同！星際介質主要是在大爆炸期間所產生的氫和氦，富含來自下一代恆星核心中元素核聚變的較重元素。而星雲則是星際氣體和塵埃的密集聚集體，在恆星形成區域內的苛刻條件下，大約只有的10％原恆星能夠生存，並最終成為恆星。從星際介質到支援恆星形成的星雲星際塵埃粒子非常小，且一般情況下都小於千分之一毫米，主要由H、C、O、Si、Mg和Fe組成，而灰塵顆粒的大小，與可見光譜的藍色部分的波長相同， 因此，塵粒會散射藍光。但是，由於從遠處物體到達地球的光被灰塵耗盡了藍色波長，因此產生的透射光看上去會比實際上更紅，這被科學家們稱為星際紅化。當灰塵顆粒吸收入射光，在加熱的同時發射紅外線，這便導致了星光變暗，並使來自深空天體的光變暗，這就是所謂的星際消光。比如，螺旋星系NGC 3370的大小和結構，都與我們的銀河系相似，在可見波長中，影象由位於並定義“螺旋臂”結構的恆星、氣體和塵埃雲控制。在影象中，不明顯的部分是塵埃顆粒，而原子和分子氣體，則構成了散佈在恆星之間的脆弱的星際介質（ISM）。星際介質的極低平均密度是 每立方厘米約一個原子，這幾乎是一個完美的真空狀態。然而，由於恆星之間的空間巨大，星際介質構成了星系質量的20-30％。星雲的主要型別有三種，它們分別是發射星雲、反射星雲和吸收星雲（暗星雲）。發射星雲產生的發射光譜，是因為從一個或多個激發氫氣的熱發光恆星吸收的能量。來自大質量恆星的紫外線（UV）輻射使氫離子化，透過光電離過程從氫原子中剝離電子。當自由電子與質子結合後，會形成氫原子，並在它們向下流過原子的能級時，發出一系列特徵的發射線。這些線條中的可見輻射，賦予了這些區域美麗的紅色光芒。比如，位於獵戶座的星座M42，星雲內的熱發光恆星正在電離星際氫，質子和電子重新組合併發出紅光。反射星雲主要由冷星際塵埃組成，反射和散射來自附近恆星的光，灰塵顆粒對藍光的散射更有效，因此，它們通常是藍色的。比如，巫婆頭星雲就是一個反射星雲，由於來自獵戶座星座附近炎熱的藍色大質量恆星裡格爾的紫外線輻射，它也在發光。而吸收星雲在物理上與反射星雲非常相似，只是因為塵埃雲，所以它們看起來有所不同，吸收星雲只是阻擋來自它們後面的光源。發射，反射和吸收星雲經常出現在同一視場內，發射和反射星雲通常與恆星形成區域有關，因為它們是由熱的年輕恆星的紫外線輻射所引起的，然而，恆星不會在這些型別的星雲中形成。巨大的分子云和原恆星的形成星系形成的巨大星際氣體和塵埃複合物被稱為分子云，主要由分子氫組成，這些雲是星際介質中最密集（106到1010個顆粒/ cm3）的部分。由於這些雲的性質比大多數地方涼爽，因此它們成為了恆星形成的理想位置。分子云是浮腫和塊狀的，直徑從不到1光年到約300光年（LY），含有足夠的氣體，可以形成大約10到10000000顆恆星，就像我們的太陽一樣。超過100000倍太陽質量的分子云被稱為巨分子云（GMC's），而典型的螺旋星系則包含了大約1000至2000個巨型分子云和許多較小的分子云。在大約30年前，科學家們首次透過射電望遠鏡發現在我們銀河系中的這些雲。雖然這些雲中的分子不發射光，卻會在無線電波長下發射光。比如，下圖就顯示的GMC在獵戶座的位置，便是透過一氧化碳（CO）氣體的無線電測繪產生。分子云主要沿著旋臂發現，個別巨大的分子云在內部是暴力和湍流，透過來自氣體和磁場線的超音速壓力，抵消團塊的自重能。“螺旋臂”結構內螺旋密度波的相互作用、附近雲層之間的碰撞、超新星衝擊波，以及附近的大質量恆星形成是一些可能的觸發因素，最終便導致了GMC內的不平衡，並且，團塊開始崩潰。在其自身較小的砌體結構內，團塊內的單個恆星形成核心，當氣體核心坍塌時，由於氣體顆粒彼此碰撞，出現摩擦而加熱的情況。氣體粒子在重力（重力勢）下落下的能量，轉換為熱能，直到氣體核心變得足夠溫暖，以產生紅外和微波輻射。在坍塌的初始期間，核心對輻射是透明的，並且崩塌很快進行，但隨著核心變得更加密集，它開始變得不透明。捕獲紅外輻射，中心的溫度和壓力開始增加，隨著核心開始演變成一個原恆星，即使它只有最終質量的1％。然而，隨著絕緣材料繼續增加，恆星的包絡繼續增長，在幾百萬年後，在核心中心的溫度足夠熱以後，開始了氫融合的過程，併產了生強烈的恆星風，從而阻止了更多物質的進入，盤中的其他材料則可以聚結，以形成其他恆星或行星。比如，Proplyds是嵌入原行星盤中的原恆星。當Protostars達到2000至3000 K的溫度，雖然它足夠熱呈現出發紅的狀態，但是周圍氣體和塵埃的繭阻擋了可見光的逃逸。尚未到達主序列的年輕恆星物體任何已經進入原恆星階段，但尚未到達主序列的恆星，被稱為年輕恆星物體（YSO），年輕恆星可根據其年齡、質量和環境擁有多種形式。一般來說，未成熟的恆星容易出現不規則的增亮，在嵌入星雲的同時伴有雙極流出。我們可以透過對Herbig-Haro物體的觀察，非常清晰地看到坍塌塵埃和氣體的星際盤，它們構成了恆星併為行星系統提供成分。熱氣體射流從這些胚胎系統深處漏出，並以每小時近五十萬公里的速度，從年輕的恆星物體中噴射出爆炸物。而Herbig-Haro物件HH111，則顯示了來自新星的快速移動的物質射流與星際介質碰撞。當一顆年輕恆星的雙極流，進入周圍的氣體時，產生強烈的衝擊波使氣體電離。在衝擊前沿後的冷卻氣體中，電子和離子重新組合以產生Herbig-Haro物體的發射譜線特徵。三裂星雲是夜空中最突出的星雲之一，其強大的中心恆星的輻射正在吞噬周圍密集的星際物質。在下圖中，哈勃望遠鏡影象的視野包括了一個恆星形成區域，該區域將在接下來的2萬年內被前進的“電離鋒”破壞。來自年輕恆星物體和“長指”的突出射流，其尖端可能有年輕的恆星物體，恆星噴射從三裂星雲的雲層中出現。其中的噴氣機非常引人注目，因為它與大多數恆星噴氣機不同。這是因為噴射器被來自巨大的、發光的恆星的輻射點亮，為三裂星雲提供動力。手指狀蒸發氣體球（或“EGG”）的尖端指向Trifid' 中央星，從EGG射出的微小射流和一片反射光表明，一個年輕的恆星物體被埋在噴氣機的尖端。這顆年輕的恆星物體在幾萬年前被發現，因為來自三裂的中心恆星的輻射，破壞了恆星形成的密集雲。而T Tauri則是一顆非常年輕輕盈的恆星，但它仍然經歷引力收縮，它代表了一個原恆星和一箇中等質量主序星之間的中間階段。T Tauri恆星僅在星雲或非常年輕的星團中發現，具有低溫（G至M型）光譜、強發射線和寬吸收線。它們比類似光譜型別的主序星更明亮，並且它們具有高鋰丰度，這是他們極端年輕的特殊指標，因為鋰這種物質會在恆星內部被迅速摧毀。T Tauri恆星通常有恆星形成留下的大型吸積盤，它們不穩定的亮度變化可能是由於盤中的不穩定性所造成，恆星大氣中的劇烈活動，或附近的氣體和塵埃雲，有時會遮擋星光。據估計，在年齡超過300萬年的T Tauri恆星中，大約有60％可能擁有塵埃盤，T Tauri恆星代表了原恆星與中質量恆星主序列之間的進化階段，位於HR圖上主序列的正上方。“失敗的”恆星和年輕恆星有所不同一顆恆星因其核心內的熱核反應而發光，透過將氫氣融合成氦氣，釋放出巨大的能量。然而，對於發生的聚變反應，恆星核心的溫度必須達到至少300萬K。與此同時，由於核心溫度隨著重力壓力升高，因此，恆星必須具有較小的質量，這個值大約為木星質量的75倍，或者約佔太陽質量的8％。但是，當其質心形成的質量小於0.08倍太陽質量，那麼，其內部溫度永遠不會變得足夠高，以便開始熱核聚變。這顆“失敗”的恆星被稱為褐矮星，位於行星（如木星）和恆星之間，因為褐矮星沒有足夠的質量，雖然它比氣體巨行星重，但卻不足以成為一顆恆星。當然，褐矮星仍能釋放能量，大多數在紅外線，由於崩潰的潛在能量轉換成動能，坍塌有足夠的能量使褐矮星發光超過1500萬年。在下圖的複合哈勃影象中，獵戶座大星雲內明亮的梯形星（光學）與紅外影象相結合，顯示了一群褐矮星。即使是最大的褐矮星，質量也只能達到太陽的7%，它可分為L型和T型兩種型別，T型褐矮星的細分依賴於近紅外光譜，而L型褐矮星的進一步分類是按照可見光的紅光光譜進行。由於褐矮星自身較小和質量較低，增加了科學家們探測該天體的難度，因此這些觀測本身也代表了很大的進步。在這些古怪的星球上，研究人員還發現了巨大的類似行星的風暴，而這種風暴足以與木星上的大紅褐矮星斑風暴相媲美。在褐矮星的一生中，其釋放的絕大部分能量，都是其形成和收縮時所釋放的引力能，同時，褐矮星也終將隨著變冷而老去。
宇宙中的所有天體都有其生命週期，當然，恆星也不會例外。就像我們人類一樣，恆星也始於“胚胎”狀態，在它的周圍環繞著為其提供生命養料的星雲。就恆星的形成過程而言，所經歷的一系列演變都是複雜而多變的。從星際介質到原恆星形成，年輕恆星和“失敗的”恆星有所不同！星際介質主要是在大爆炸期間所產生的氫和氦，富含來自下一代恆星核心中元素核聚變的較重元素。而星雲則是星際氣體和塵埃的密集聚集體，在恆星形成區域內的苛刻條件下，大約只有的10％原恆星能夠生存，並最終成為恆星。從星際介質到支援恆星形成的星雲星際塵埃粒子非常小，且一般情況下都小於千分之一毫米，主要由H、C、O、Si、Mg和Fe組成，而灰塵顆粒的大小，與可見光譜的藍色部分的波長相同， 因此，塵粒會散射藍光。但是，由於從遠處物體到達地球的光被灰塵耗盡了藍色波長，因此產生的透射光看上去會比實際上更紅，這被科學家們稱為星際紅化。當灰塵顆粒吸收入射光，在加熱的同時發射紅外線，這便導致了星光變暗，並使來自深空天體的光變暗，這就是所謂的星際消光。比如，螺旋星系NGC 3370的大小和結構，都與我們的銀河系相似，在可見波長中，影象由位於並定義“螺旋臂”結構的恆星、氣體和塵埃雲控制。在影象中，不明顯的部分是塵埃顆粒，而原子和分子氣體，則構成了散佈在恆星之間的脆弱的星際介質（ISM）。星際介質的極低平均密度是 每立方厘米約一個原子，這幾乎是一個完美的真空狀態。然而，由於恆星之間的空間巨大，星際介質構成了星系質量的20-30％。星雲的主要型別有三種，它們分別是發射星雲、反射星雲和吸收星雲（暗星雲）。發射星雲產生的發射光譜，是因為從一個或多個激發氫氣的熱發光恆星吸收的能量。來自大質量恆星的紫外線（UV）輻射使氫離子化，透過光電離過程從氫原子中剝離電子。當自由電子與質子結合後，會形成氫原子，並在它們向下流過原子的能級時，發出一系列特徵的發射線。這些線條中的可見輻射，賦予了這些區域美麗的紅色光芒。比如，位於獵戶座的星座M42，星雲內的熱發光恆星正在電離星際氫，質子和電子重新組合併發出紅光。反射星雲主要由冷星際塵埃組成，反射和散射來自附近恆星的光，灰塵顆粒對藍光的散射更有效，因此，它們通常是藍色的。比如，巫婆頭星雲就是一個反射星雲，由於來自獵戶座星座附近炎熱的藍色大質量恆星裡格爾的紫外線輻射，它也在發光。而吸收星雲在物理上與反射星雲非常相似，只是因為塵埃雲，所以它們看起來有所不同，吸收星雲只是阻擋來自它們後面的光源。發射，反射和吸收星雲經常出現在同一視場內，發射和反射星雲通常與恆星形成區域有關，因為它們是由熱的年輕恆星的紫外線輻射所引起的，然而，恆星不會在這些型別的星雲中形成。巨大的分子云和原恆星的形成星系形成的巨大星際氣體和塵埃複合物被稱為分子云，主要由分子氫組成，這些雲是星際介質中最密集（106到1010個顆粒/ cm3）的部分。由於這些雲的性質比大多數地方涼爽，因此它們成為了恆星形成的理想位置。分子云是浮腫和塊狀的，直徑從不到1光年到約300光年（LY），含有足夠的氣體，可以形成大約10到10000000顆恆星，就像我們的太陽一樣。超過100000倍太陽質量的分子云被稱為巨分子云（GMC's），而典型的螺旋星系則包含了大約1000至2000個巨型分子云和許多較小的分子云。在大約30年前，科學家們首次透過射電望遠鏡發現在我們銀河系中的這些雲。雖然這些雲中的分子不發射光，卻會在無線電波長下發射光。比如，下圖就顯示的GMC在獵戶座的位置，便是透過一氧化碳（CO）氣體的無線電測繪產生。分子云主要沿著旋臂發現，個別巨大的分子云在內部是暴力和湍流，透過來自氣體和磁場線的超音速壓力，抵消團塊的自重能。“螺旋臂”結構內螺旋密度波的相互作用、附近雲層之間的碰撞、超新星衝擊波，以及附近的大質量恆星形成是一些可能的觸發因素，最終便導致了GMC內的不平衡，並且，團塊開始崩潰。在其自身較小的砌體結構內，團塊內的單個恆星形成核心，當氣體核心坍塌時，由於氣體顆粒彼此碰撞，出現摩擦而加熱的情況。氣體粒子在重力（重力勢）下落下的能量，轉換為熱能，直到氣體核心變得足夠溫暖，以產生紅外和微波輻射。在坍塌的初始期間，核心對輻射是透明的，並且崩塌很快進行，但隨著核心變得更加密集，它開始變得不透明。捕獲紅外輻射，中心的溫度和壓力開始增加，隨著核心開始演變成一個原恆星，即使它只有最終質量的1％。然而，隨著絕緣材料繼續增加，恆星的包絡繼續增長，在幾百萬年後，在核心中心的溫度足夠熱以後，開始了氫融合的過程，併產了生強烈的恆星風，從而阻止了更多物質的進入，盤中的其他材料則可以聚結，以形成其他恆星或行星。比如，Proplyds是嵌入原行星盤中的原恆星。當Protostars達到2000至3000 K的溫度，雖然它足夠熱呈現出發紅的狀態，但是周圍氣體和塵埃的繭阻擋了可見光的逃逸。尚未到達主序列的年輕恆星物體任何已經進入原恆星階段，但尚未到達主序列的恆星，被稱為年輕恆星物體（YSO），年輕恆星可根據其年齡、質量和環境擁有多種形式。一般來說，未成熟的恆星容易出現不規則的增亮，在嵌入星雲的同時伴有雙極流出。我們可以透過對Herbig-Haro物體的觀察，非常清晰地看到坍塌塵埃和氣體的星際盤，它們構成了恆星併為行星系統提供成分。熱氣體射流從這些胚胎系統深處漏出，並以每小時近五十萬公里的速度，從年輕的恆星物體中噴射出爆炸物。而Herbig-Haro物件HH111，則顯示了來自新星的快速移動的物質射流與星際介質碰撞。當一顆年輕恆星的雙極流，進入周圍的氣體時，產生強烈的衝擊波使氣體電離。在衝擊前沿後的冷卻氣體中，電子和離子重新組合以產生Herbig-Haro物體的發射譜線特徵。三裂星雲是夜空中最突出的星雲之一，其強大的中心恆星的輻射正在吞噬周圍密集的星際物質。在下圖中，哈勃望遠鏡影象的視野包括了一個恆星形成區域，該區域將在接下來的2萬年內被前進的“電離鋒”破壞。來自年輕恆星物體和“長指”的突出射流，其尖端可能有年輕的恆星物體，恆星噴射從三裂星雲的雲層中出現。其中的噴氣機非常引人注目，因為它與大多數恆星噴氣機不同。這是因為噴射器被來自巨大的、發光的恆星的輻射點亮，為三裂星雲提供動力。手指狀蒸發氣體球（或“EGG”）的尖端指向Trifid' 中央星，從EGG射出的微小射流和一片反射光表明，一個年輕的恆星物體被埋在噴氣機的尖端。這顆年輕的恆星物體在幾萬年前被發現，因為來自三裂的中心恆星的輻射，破壞了恆星形成的密集雲。而T Tauri則是一顆非常年輕輕盈的恆星，但它仍然經歷引力收縮，它代表了一個原恆星和一箇中等質量主序星之間的中間階段。T Tauri恆星僅在星雲或非常年輕的星團中發現，具有低溫（G至M型）光譜、強發射線和寬吸收線。它們比類似光譜型別的主序星更明亮，並且它們具有高鋰丰度，這是他們極端年輕的特殊指標，因為鋰這種物質會在恆星內部被迅速摧毀。T Tauri恆星通常有恆星形成留下的大型吸積盤，它們不穩定的亮度變化可能是由於盤中的不穩定性所造成，恆星大氣中的劇烈活動，或附近的氣體和塵埃雲，有時會遮擋星光。據估計，在年齡超過300萬年的T Tauri恆星中，大約有60％可能擁有塵埃盤，T Tauri恆星代表了原恆星與中質量恆星主序列之間的進化階段，位於HR圖上主序列的正上方。“失敗的”恆星和年輕恆星有所不同一顆恆星因其核心內的熱核反應而發光，透過將氫氣融合成氦氣，釋放出巨大的能量。然而，對於發生的聚變反應，恆星核心的溫度必須達到至少300萬K。與此同時，由於核心溫度隨著重力壓力升高，因此，恆星必須具有較小的質量，這個值大約為木星質量的75倍，或者約佔太陽質量的8％。但是，當其質心形成的質量小於0.08倍太陽質量，那麼，其內部溫度永遠不會變得足夠高，以便開始熱核聚變。這顆“失敗”的恆星被稱為褐矮星，位於行星（如木星）和恆星之間，因為褐矮星沒有足夠的質量，雖然它比氣體巨行星重，但卻不足以成為一顆恆星。當然，褐矮星仍能釋放能量，大多數在紅外線，由於崩潰的潛在能量轉換成動能，坍塌有足夠的能量使褐矮星發光超過1500萬年。在下圖的複合哈勃影象中，獵戶座大星雲內明亮的梯形星（光學）與紅外影象相結合，顯示了一群褐矮星。即使是最大的褐矮星，質量也只能達到太陽的7%，它可分為L型和T型兩種型別，T型褐矮星的細分依賴於近紅外光譜，而L型褐矮星的進一步分類是按照可見光的紅光光譜進行。由於褐矮星自身較小和質量較低，增加了科學家們探測該天體的難度，因此這些觀測本身也代表了很大的進步。在這些古怪的星球上，研究人員還發現了巨大的類似行星的風暴，而這種風暴足以與木星上的大紅褐矮星斑風暴相媲美。在褐矮星的一生中，其釋放的絕大部分能量，都是其形成和收縮時所釋放的引力能，同時，褐矮星也終將隨著變冷而老去。
從星際介質到原恆星形成，年輕恆星和“失敗的”恆星有所不同
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