“在燦爛的陽光下，月球有一個明亮的表面。”——尼爾·阿姆斯特朗

想一下沒有恒星的宇宙會是怎樣的荒涼與黑暗，有了恒星，我們才能談論宇宙，才能研究和觀察我們看到的一切。形成恒星需要氫元素，恒星的聚變也需要氫元素，氫元素確實會越來越少，但會不會耗盡？宇宙現(xiàn)在已經形成了大部分恒星嗎？未來形成的恒星總數(shù)會不會比現(xiàn)在存在的恒星少得多？

相比以前，宇宙的恒星形成率確實下降了

在我們宇宙存在的138億年左右的時間里，僅銀河系就形成了數(shù)千億顆恒星。

而我們銀河系只是可觀測宇宙中至少數(shù)千億個星系中很普通的一個，如果把它們都加起來，在宇宙歷史上形成的恒星數(shù)量是一個巨大的天文數(shù)字。

但是我們發(fā)現(xiàn)了一件有趣的事情，通過觀察宇宙中更年輕的星系，那時的恒星形成率比現(xiàn)在要高得多！很久以前的一個典型星系中平均會比現(xiàn)在的星系形成更多的恒星。

上圖中的星系為向日葵星系，又稱梅西耶63，是今天獵犬座的一個典型的螺旋星系，和銀河系大小相當。恒星形成區(qū)域由于電離氫存在會發(fā)出粉紅的的輝光，我們可以通過觀察一個星系中特有的粉紅色輝光來識別這些區(qū)域。

上圖的向日葵星系，只有在星系的中心附近存在一些小的粉紅色區(qū)域！這是一個成熟螺旋星系的經典例子，它充滿了氣體、塵埃和恒星，在這張快照中都能清晰地看到，目前只有幾個稀疏的區(qū)域正在形成恒星。看起來就像一個年邁的老者。

但這個星系并不會一直這樣，將來有可能會發(fā)生劇烈的變化。為什么呢？

星系在未來的合并中都會發(fā)生星爆時期

因為在未來可能發(fā)生的事件會導致氣體和塵埃重新收縮并形成大量的恒星。當一個星系與另外一個星系靠的足夠近，由于引力的相互作用（上圖)，星系的氣體、塵埃會被擾亂并且重新聚集，促使大量的恒星爆發(fā)。或者，隨著時間的推移，兩個星系會以最壯觀的方式作用：與一個相當大的星系大規(guī)模合并引起的巨大沖擊。在最后這種情況下，整個星系將成為恒星形成區(qū)，這就是所謂的恒星爆發(fā)星系。也稱為星爆星系。

事實上，就在40億年后的，我們會親身經歷的一次壯觀的宇宙演化，到那時銀河系和仙女座星系會經歷一次重大的合并。我們的夜空看起來將類似于下圖這樣，晚上全天空都是明亮的，因為整個星系合并系統(tǒng)將形成大量的新恒星。

那這個過程會持續(xù)多久呢？當罕見的、災難性的事件發(fā)生時，合并星系會以巨大的、周期性的爆發(fā)形成恒星，除此之外，還會非常緩慢地、間歇性地形成恒星。但有些人會認為在某一時刻，我們將耗盡宇宙中的氫氣（氫占宇宙原子的92%。因為恒星是通過將輕元素融合成重元素來發(fā)光、發(fā)熱的，在未來的某個時刻，恒星將會融合所有的輕元素。)

還有人認為，宇宙目前正在一場漫長而嚴重的“危機”：宇宙的GDP產出現(xiàn)在只有頂峰時期的3%！如果觀測到的恒星形成率繼續(xù)下降下去，那么在剩下的宇宙歷史中形成的恒星不會超過目前的5%。

以上的說法正確嗎？我們未來會耗盡宇宙的輕元素嗎？未來恒星的形成率會一直下降，不會再形成更多的恒星？

我們先看一下壯麗的銀河系。宇宙中一個平凡、不起眼的一個小星系。先好好欣賞下銀河系的全景圖。

再上圖中，我們首先會注意到大部分的恒星，還有（粉紅色）小而稀疏的恒星形成區(qū)域，當然，也會看到大量黑暗的塵埃帶！

如果我們把銀河系中所有的正常物質（所有的質子、中子和電子）加起來，大部分仍然是中性的氫氣！我們在很長一段時間內并沒有耗盡輕元素的危險。甚至也不用去擔心。

然而，在遙遠的過去，我們的星系經歷了強烈的恒星形成時期。目前在銀河系中心區(qū)域以及星系圓盤周圍，乃至在整個宇宙中恒星形成仍然在持續(xù)。

當大量恒星形成時，組成這些恒星形成區(qū)域的氣體中，只有大約10%會被鎖定在恒星中，剩下的90%會蒸發(fā)并被吹回到星際介質中，在未來的某一天，這些氣體會再次形成恒星。

此外，大多數(shù)形成的恒星（就質量而言）最終會在超新星或行星狀星云中消亡，將一大部分（也許是一顆恒星的一半）未燃燒的燃料又再次返回到星際介質中！

一個星系是受引力束縛的系統(tǒng)，所以中性氣體并不會消散。而這些中性氣體的大部分最終都會在引力的作用下形成恒星。最后只剩下很少的一部分，無法在形成任何恒星，宇宙的恒星形成將會停止，但不會耗盡所有的氫元素。

這個過程大約需要數(shù)萬億年的時間，宇宙才會停止形成恒星。只要氣體大量存在于我們的星系中，測量的恒星形成率下降就不會持續(xù)到遙遠的未來。

當然，相比于早期的宇宙恒星形成率確實是下降了，但是它不會很快下降到零，如果我們把宇宙未來形成的恒星總數(shù)加起來，它實際上要比現(xiàn)在已經存在的恒星數(shù)量還要大得多。 盡管銀河系內恒星密度已經達到了峰值，但我們可以非常有力地說，絕大多數(shù)稱之為我們銀河系家園的恒星還沒有誕生。

以人類的壽命來說，我們并不會看到那些尚未誕生的恒星，因為萬億年的時間太過漫長，我們無法企及，但是根據我們所知道的物理學和天文學，在未來的歲月里將會有大量新的恒星出現(xiàn)，甚至超過到今天為止已經存在的恒星的數(shù)量。