和碰撞一樣,恒星的“死亡”也是宇宙中的劇烈過程。通常情況下,恒星的壽命大約有100億年。在恒星內部,引力將所有物質向中心聚攏,而核聚變產生的壓力又將這些物質向外猛推,隻要恒星中的燃料沒有用完,這兩種力便持續地進行著博弈,並一直維係著平衡。然而,恒星的燃料終會用盡,一旦燃料趨於用盡,平衡就會被打破,引力迫使恒星內部發生坍塌,恒星死亡的過程就此開始。

恒星死亡的方式是由它們的大小決定的。中等大小以下的恒星並不發生爆炸,它們中心的鐵和更輕的元素會坍塌,其他部分則慢慢膨脹。漸漸地,恒星變成了一個灼熱的大火球,在這個過程中,它會變得越來越涼,越來越暗,最後形成天文學家們所稱的“紅巨星”。這時的恒星有一個模糊的暈輪似的外層,暈輪中的一些原子被排放到宇宙空間中。

和上述恒星相比,更大的恒星有著非常暴烈的死亡方式,當它們用完了自己的燃料,其核心也會坍塌,這使那裏一下子擁有了極高的質量和溫度。很快,它們便製造了比鐵更重的元素,而這個過程釋放的能量又重新啟動了恒星的膨脹;但很快,恒星便發現,它已經沒有足夠的燃料去維持核聚變了,於是恒星又一次坍塌,溫度再次升高,這回它製造了更重的元素。德施在概括這一過程時說,“這時的恒星一波接一波地脈動,從而製造了越來越重的元素。”令人驚訝的是,這個過程隻發生在幾秒鍾之內,然後,一個自我毀滅式的爆炸便發生了,這就是超新星爆發,它的力量製造了大量重元素。大量原子在爆炸中射向太空,它們一直流向非常遙遠的地方。

就這樣,太空中出現了大量原子,其中一些來自相對溫和的紅巨星,另一些來自暴烈的超新星,不管途徑如何,它們都是被垂暮的恒星拋射到太空中的。最後,它們會成為新一輪天體的原材料以形成新一代的恒星和行星。這個元素的重建過程十分漫長,需要許多億年的時光,但宇宙不缺時間,它能從容不迫地完成所有過程。這表明,一個星係的壽命越長,它裏麵的重元素就越多。拿我們銀河係來說,46億年前,它裏麵比氦更重的元素隻有1.5%,但今天,這類元素已占了2%。不過相比較而言,銀河係並不算高效的元素製造者,它製造恒星的速度遠不如一些宇宙中的“造星高手”。去年,美國加州理工學院的天文學家在夜空中觀測到一個非常模糊的紅點,那是一個星係,被命名為HFLS3,幾百顆恒星正在其中形成。天文學家傑米·波克(Jamie Bock)介紹說,“HFLS3製造恒星的速度比銀河係快2000倍。”

元素創造生命奇跡

為了研究遙遠的恒星,波克他們變成了真正的時間旅行者,他們必須觀察非常遙遠的過去,他們無法看到那裏現在正在發生的事,因為那些遙遠恒星的光必須穿越遼闊的宇宙空間,這需要好多年,甚至好多萬和好多億年。所以,要描述恒星的誕生和死亡,天文學家們必須使用“過去時態”。

HFLS3死亡的時候距我們今天地球的位置約130億光年,它模糊的光線直到今天才抵達地球,這些光線如同一個信使,傳遞了HFLS3的消息,但這消息被天文學家們讀到時早已不再是新聞,而是名副其實的“舊聞”了。即使如此,人們依然非常驚訝。首先,那模糊的亮光是人們觀測到的最古老的星光,它幾乎和宇宙差不多老。波克說,“我們發現的HFLS3存在於宇宙剛剛誕生8億8千萬年的時候。”在那個時候,宇宙隻是一個“嬰兒”;第二,按照人們先前的估計,那時的星係應該隻擁有氫和氦,但當波克他們研究了HFLS3的組成時卻發現了早期恒星製造出來的重元素和星塵,而並不僅僅是氫和氦,這讓波克他們覺得非常不可思議。這位天文學家形象地描述了他們的感受,他說,這就好像“你原本以為在人類曆史的早期隻能發現一些村落,但你卻找到了完整的城市。”

為什麼會這樣呢?德施猜想,也許宇宙中能誕生大量恒星的星係並沒有我們事先認為的那樣少,那些星係就好比能快速製造恒星的“工廠”,它們在宇宙的早期就將重元素製造了出來。所以在宇宙的另一些地方,一些重元素產生得更早。

相比之下,我們的銀河係在製造恒星方麵則並沒有什麼特別之處,它雖然已存在了至少120億年,卻並沒有將地球現存的92種元素更快地製造出來。它終於將這些元素完全製造出來的時間是大約50億年前,那以後,引力將這92種元素拉在一起並形成了太陽係。幾億年後,地球誕生了;在接下來的大約十億年裏,地球上出現了生命跡象。雖然這件事是怎樣發生的,至今也沒有人說清楚過,但有一點是明確的,那就是生命的組成來自於元素,而所有這些元素又都來自於太空,是那些璀璨的繁星打造了我們這個五光十色的世界,這其中就包括我們自己。我們身體中的每一個原子都要麼是恒星內部核聚變的產物,要麼是兩顆恒星相互碰撞的結果。