恒星上会发生什么样的化学反应吗？
当然，恒星内部就像一个巨大的天然化学反应堆，远比我们在地球上实验室里能实现的要激烈和复杂得多。简单来说，恒星的核心就是一片原子核互相碰撞、融合的狂欢之地，而这个过程正是恒星发光发热的根本原因。
我们先从最基础的恒星——质量较小的恒星（比如我们的太阳）说起。它们的主要燃料是氢。在恒星的核心，由于引力作用产生了难以想象的高温高压，足以克服原子核之间强大的电排斥力，让它们靠得足够近，然后发生“碰撞”。
核心的氢聚变：质子质子链反应
太阳内部最主要的化学反应是“质子质子链反应”（pp chain）。这可不是我们平时理解的那种电子围绕原子核运动的化学反应，而是涉及到原子核层面的“核化学”反应。简单来说，就是把四个氢原子核（也就是质子）变成一个氦原子核。
这个过程不是一步到位的，而是通过几个小步骤完成的：
1. 两个质子碰撞： 首先，两个质子（氢原子核）在高温高压下碰撞。其中一个质子会“转化”成一个中子，同时释放出一个正电子（电子的反物质）和一个电子中微子。这个转化过程是弱核力在起作用，非常关键。现在我们得到了一个“氘核”，它由一个质子和一个中子组成。
质子 + 质子 → 氘核 + 正电子 + 电子中微子
2. 氘核与质子碰撞： 接着，这个新生成的氘核会与另一个质子碰撞。这次碰撞会产生一个氦3原子核（由两个质子和一个中子组成）和一个伽马射线光子。伽马射线是一种高能电磁波，它携带了聚变产生的能量。
氘核 + 质子 → 氦3核 + 伽马射线
3. 两个氦3核碰撞： 最后，如果有两个氦3核碰在一起，它们就会生成一个氦4原子核（由两个质子和两个中子组成），同时还会释放出两个自由的质子。这两个释放出来的质子又可以参与到第一步的反应中，形成一个循环。
氦3核 + 氦3核 → 氦4核 + 2个质子
整个质子质子链反应下来，总的效果就是四个质子变成了氦4核。在这个过程中，损失了非常微小的质量，但根据爱因斯坦著名的质能方程 E=mc²，这点质量差转化成了巨大的能量，以伽马射线、中微子和粒子动能的形式释放出来。这些能量驱动着恒星发光发热，对抗着自身引力的坍缩。
更重恒星的碳氮氧循环
对于比太阳质量更大的恒星，它们核心的温度和压力更高，还可以进行一种更有效率的氢聚变反应，叫做“碳氮氧循环”（CNO cycle）。顾名思义，这个过程需要碳、氮、氧原子核作为“催化剂”。
碳氮氧循环的机制更复杂一些，涉及多个步骤，包括质子的逐个加入以及中间产物的衰变和粒子发射。但最终的结果和质子质子链反应一样，都是四个质子聚变成一个氦核，释放能量。只不过在碳氮氧循环中，碳、氮、氧原子核并没有被消耗掉，而是像催化剂一样在反应中被生成又被消耗，循环往复。
氦聚变：向更重元素的演化
当恒星核心的氢燃料消耗殆尽，它就开始冷却和收缩。如果恒星质量足够大，核心温度可以升高到足以开始氦的聚变。
三个氦核聚变成碳（3α过程）： 在大约 1亿开尔文的温度下，三个氦核（α粒子）可以克服彼此之间的排斥力聚变成一个碳12原子核。
氦4核 + 氦4核 → 铍8核 （铍8不稳定，很快会衰变）
铍8核 + 氦4核 → 碳12核 + 伽马射线
这个过程之所以能够发生，是因为铍8的寿命虽然短，但足以与另一个氦核发生碰撞；而且碳12有一个特殊的激发态能量，与这个过程释放的能量非常接近，大大增加了反应的几率。
更进一步的元素合成：α链
如果恒星的质量更大，核心温度还可以继续升高，促使碳原子核和其他氦核发生聚变，生成更重的元素，比如氧、氖、镁等等。这些元素都是由氦核逐步“堆积”而成，因此被称为“α链元素”。
碳12 + 氦4 → 氧16 + 伽马射线
氧16 + 氦4 → 氖20 + 伽马射线
氖20 + 氦4 → 镁24 + 伽马射线
碳、氖、氧的聚变与铁的出现
在质量极大的恒星中，随着核心的演化，还会发生碳聚变、氖聚变、氧聚变等一系列反应，依次生成更重的元素，如硅、硫、氩、钙、铁等等。这些反应发生的温度和压力要求越来越高。
这个过程中，每一个阶段都会释放能量，支撑恒星抵抗引力。但是，聚变反应的产物越来越接近原子核的“稳定性巅峰”——铁（特别是铁56）。铁原子核的结合能是所有原子核中最高的。
当铁出现时：结局的开始
当恒星核心的温度达到足以发生铁核聚变时，情况就变了。聚变铁核不再释放能量，反而需要吸收能量才能发生。这意味着恒星赖以维持的能量来源突然中断了。
此时，恒星核心的电子简并压力可能也无法再支撑其巨大的质量，引力开始占据主导。核心会急剧坍缩，引发一场壮观的超新星爆发。在这极端条件下，质子和中子可以在瞬间被捕获，形成比铁更重的元素，例如金、银、铀等等，这些元素主要是通过快速中子俘获过程（rprocess）产生的。
所以，恒星不仅仅是巨大的炽热气体球，它是一个不断进行着核聚变反应的宇宙炼金炉。从最简单的氢聚变成氦，到更复杂的过程生成碳、氧、硅，直至最终的铁和更重的元素，这些“核化学”反应不仅为宇宙提供了光和热，也创造了构成我们身体和地球万物的化学元素。这些过程的精妙和宏大，是宇宙最迷人的篇章之一。
我们先从最基础的恒星——质量较小的恒星（比如我们的太阳）说起。它们的主要燃料是氢。在恒星的核心，由于引力作用产生了难以想象的高温高压，足以克服原子核之间强大的电排斥力，让它们靠得足够近，然后发生“碰撞”。
核心的氢聚变：质子质子链反应
太阳内部最主要的化学反应是“质子质子链反应”（pp chain）。这可不是我们平时理解的那种电子围绕原子核运动的化学反应，而是涉及到原子核层面的“核化学”反应。简单来说，就是把四个氢原子核（也就是质子）变成一个氦原子核。
这个过程不是一步到位的，而是通过几个小步骤完成的：
1. 两个质子碰撞： 首先，两个质子（氢原子核）在高温高压下碰撞。其中一个质子会“转化”成一个中子，同时释放出一个正电子（电子的反物质）和一个电子中微子。这个转化过程是弱核力在起作用，非常关键。现在我们得到了一个“氘核”，它由一个质子和一个中子组成。
质子 + 质子 → 氘核 + 正电子 + 电子中微子
2. 氘核与质子碰撞： 接着，这个新生成的氘核会与另一个质子碰撞。这次碰撞会产生一个氦3原子核（由两个质子和一个中子组成）和一个伽马射线光子。伽马射线是一种高能电磁波，它携带了聚变产生的能量。
氘核 + 质子 → 氦3核 + 伽马射线
3. 两个氦3核碰撞： 最后，如果有两个氦3核碰在一起，它们就会生成一个氦4原子核（由两个质子和两个中子组成），同时还会释放出两个自由的质子。这两个释放出来的质子又可以参与到第一步的反应中，形成一个循环。
氦3核 + 氦3核 → 氦4核 + 2个质子
整个质子质子链反应下来，总的效果就是四个质子变成了氦4核。在这个过程中，损失了非常微小的质量，但根据爱因斯坦著名的质能方程 E=mc²，这点质量差转化成了巨大的能量，以伽马射线、中微子和粒子动能的形式释放出来。这些能量驱动着恒星发光发热，对抗着自身引力的坍缩。
更重恒星的碳氮氧循环
对于比太阳质量更大的恒星，它们核心的温度和压力更高，还可以进行一种更有效率的氢聚变反应，叫做“碳氮氧循环”（CNO cycle）。顾名思义，这个过程需要碳、氮、氧原子核作为“催化剂”。
碳氮氧循环的机制更复杂一些，涉及多个步骤，包括质子的逐个加入以及中间产物的衰变和粒子发射。但最终的结果和质子质子链反应一样，都是四个质子聚变成一个氦核，释放能量。只不过在碳氮氧循环中，碳、氮、氧原子核并没有被消耗掉，而是像催化剂一样在反应中被生成又被消耗，循环往复。
氦聚变：向更重元素的演化
当恒星核心的氢燃料消耗殆尽，它就开始冷却和收缩。如果恒星质量足够大，核心温度可以升高到足以开始氦的聚变。
三个氦核聚变成碳（3α过程）： 在大约 1亿开尔文的温度下，三个氦核（α粒子）可以克服彼此之间的排斥力聚变成一个碳12原子核。
氦4核 + 氦4核 → 铍8核 （铍8不稳定，很快会衰变）
铍8核 + 氦4核 → 碳12核 + 伽马射线
这个过程之所以能够发生，是因为铍8的寿命虽然短，但足以与另一个氦核发生碰撞；而且碳12有一个特殊的激发态能量，与这个过程释放的能量非常接近，大大增加了反应的几率。
更进一步的元素合成：α链
如果恒星的质量更大，核心温度还可以继续升高，促使碳原子核和其他氦核发生聚变，生成更重的元素，比如氧、氖、镁等等。这些元素都是由氦核逐步“堆积”而成，因此被称为“α链元素”。
碳12 + 氦4 → 氧16 + 伽马射线
氧16 + 氦4 → 氖20 + 伽马射线
氖20 + 氦4 → 镁24 + 伽马射线
碳、氖、氧的聚变与铁的出现
在质量极大的恒星中，随着核心的演化，还会发生碳聚变、氖聚变、氧聚变等一系列反应，依次生成更重的元素，如硅、硫、氩、钙、铁等等。这些反应发生的温度和压力要求越来越高。
这个过程中，每一个阶段都会释放能量，支撑恒星抵抗引力。但是，聚变反应的产物越来越接近原子核的“稳定性巅峰”——铁（特别是铁56）。铁原子核的结合能是所有原子核中最高的。
当铁出现时：结局的开始
当恒星核心的温度达到足以发生铁核聚变时，情况就变了。聚变铁核不再释放能量，反而需要吸收能量才能发生。这意味着恒星赖以维持的能量来源突然中断了。
此时，恒星核心的电子简并压力可能也无法再支撑其巨大的质量，引力开始占据主导。核心会急剧坍缩，引发一场壮观的超新星爆发。在这极端条件下，质子和中子可以在瞬间被捕获，形成比铁更重的元素，例如金、银、铀等等，这些元素主要是通过快速中子俘获过程（rprocess）产生的。
所以，恒星不仅仅是巨大的炽热气体球，它是一个不断进行着核聚变反应的宇宙炼金炉。从最简单的氢聚变成氦，到更复杂的过程生成碳、氧、硅，直至最终的铁和更重的元素，这些“核化学”反应不仅为宇宙提供了光和热，也创造了构成我们身体和地球万物的化学元素。这些过程的精妙和宏大，是宇宙最迷人的篇章之一。
网友意见
之前普遍认为恒星的温度下是不支持化学键的形成的，但是上世纪末，通过光谱分析，在温度较低的区域（黑子）发现了MgH、CaH、FeH、CrH、NaH、OH、VO、TiO等化合物的吸收光谱。
当然，毫无疑问，这些化合物浓度非常低。这些分子寿命也不会长，一般就是化学键形成后瞬间就热分解，或者吸收特定波长的电磁波分解的节奏。
恒星上的化学反应基本上就是这总倏生瞬灭的化合与分解，受否有更复杂的反应，还不确定。
至于白矮星，有发现过C2和CH的痕迹。中子星
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