恒星死亡时，为什么是先膨胀后爆炸最后塌缩

恒星的膨胀并不是在临近死亡时才开始的。恒星从主序星阶段就在持续膨胀，只是在临近死亡时会加速膨胀。如太阳，太阳刚刚诞生时，只有现在太阳的87%左右大。经过50亿年的时间，太阳已经在变大了。
当恒星中的氢原子核聚变为氦原子核的核聚变反应基本停止后，恒星会继续在引力作用下收缩，同时内部因密度增大而升温，会引发氦聚变为碳的反应，此时，恒星中心密度非常高，但高密度物质集中的范围会变小。由万有引力定律得知，引力与距离成平方反比，所以，虽然此时的恒星总质量基本没有变，但因为许多质量都集中到恒星的核心部位了，引力源的半径减小，所以对外围物质的吸引力下降了，所以外围气态物质就向外扩，就表现为恒星的膨胀。这也是恒星越是演化到晚期时，膨胀就越快的原因。
小质量恒星（如太阳）到这一步，核聚变反应就结束了，以碳为主的核心会进一步收缩，体积会更小。到此时，恒星外围气态物质已经膨胀到很大了。然后，气态物质会渐渐消散到宇宙空间中，露出中央的高温恒星核，就是白矮星。等到白矮星逐渐冷却到不发光时，就是黑矮星了。小质量恒星的一生就此结束。
会坍缩并爆炸的都是大质量恒星（质量是太阳质量的7倍以上）。在这样的大质量恒星中，核聚变反应进行到碳时，因为恒星质量巨大，引力更强，恒星还会继续收缩，内部温度继续升高，会引发一系列核聚变反应，生成比碳更重（原子序数更大）的元素，一直到第26号元素铁。
较轻的元素可以通过聚变反应生成较重的元素，同时放出能量，这就是恒星的能量来源。越轻的元素聚变时，放出的能量越多。较重的元素可以通过裂变反应生成较轻的元素，同时放出能量，这是原子弹的原理。越重的元素裂变时，放出的能量越多。而铁刚好处于一个比较尴尬的位置，就是它既不能通过聚变放出能量，也不能通过裂变放出能量。要让铁与其他元素或粒子发生聚变反应，不但不会放能，还要为它提供大量的能量才行。而恒星中显然没有多余的能量这样做。所以，恒星中心一旦生成了铁，这些铁就会集中在恒星核心中，而且越积越多。恒星的密度和温度都是从中心向外围降低的。当中心的铁足够多、体积足够大时，外围已经不足以维持核聚变反应所需的温度和密度了，于是，这个大质量恒星中的核聚变反应停止了，恒星用于抵抗向内的引力的、向外的辐射压消失，而向内的引力仍然会存在，恒星就悲剧了。
恒星的外围气体在膨胀，内部有一个铁质的核心在产生强大的引力，中间的高温高压物质就在这个引力作用下，向内急剧收缩，这就是恒星最后的坍缩。坍缩的结果是：高温高压物质以近光速的速度撞向铁质的核心，而铁心又无法被压缩，好像一堵无比坚硬的墙。于是，这些物质在带给铁心巨大的撞击动能的同时，又会像来时一样，被坚硬的铁心反弹出去，同样以近光速的速度撞冲出恒星内部，形成无比剧烈的内爆，这就是大质量恒星一生中最壮观的现象－－超新星爆发。
超新星爆发会造成几个后果：一是恒星核心以外的物质会全部快速飞离恒星核心，表现为形状不规则的快速膨胀的小范围气体云；二是巨大的撞击动能使铁心表层的铁继续发生聚变反应，生成一系列比铁重的元素（如金、银、铜、铅、汞、钨。。。铀），并随爆发物质散布到宇宙空间中。由于越重的元素生成时所需要的能量越多，所以宇宙中越重的元素也越少（在地球上也是如此）；三是撞击动能使铁心继续收缩，把铁原子核外的电子也压入原子核中，与质子结合成为中子，所以铁心会成为一颗由中子为主组成的天体，叫中子星。而中子星中的中子与中子之间没有距离，所以中子星的密度极高，可达每立方厘米上亿吨到数亿吨。如果铁质核心的质量达到一定的程度，中子星会继续坍缩，成为目前物理理论无法描述的物质形态，就是一个黑洞了；四是来自超新星爆发所形成的扩散物质会与宇宙空间原有的星际气体尘埃云混合起来，成为下一代恒星（及行星）的构成成分。我们的太阳系就是在这样的气体云团中诞生出来的，所以在太阳和行星上也有比铁重的元素，它们都是来自于以前银河系某处的超新星爆发。我们都是遥远从前大质量恒星的残骸。

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