揭开共生星之谜，对恒星物理和恒星演化的研究都有重要的意义。但要彻底揭开这个谜看来还需要付出许多艰苦的努力。
恒星最初的形成
导言：恒星是由炽热气体组成，自身能发光的天体，如太阳、织女星等，古人认为它们在天空中的位置恒定，所以叫恒星。一直以来人们花费了极大的精力去研究恒星，探索它形成的时间、构成与原因，虽然不是无功而返，但也还是疑云重重。在20世纪50年代，天体物理学家们付出了更大的努力，来了解在我们的天空形成的那个晚上，曾经存在的那些大火球是如何舞动的；宇宙中的发光物质是来源于一颗恒星；还是一群恒星；后来的恒星形成是因为一个共同的变化规律（如分子云崩溃理论），还是在一个充满着各种各样不同的作用力及内部机制的沸腾的大深坑里进行的。这些问题现在还无人能够作答。
恒星
人们从没放弃过努力。在过去的岁月里，计算机性能的提高、数值计算技术的发展，以及数以百万计的恒星观察记录，使我们在推测恒星形成初始机制方面，恒星形成的物理、化学环境方面以及在宇宙的历史中恒星群的位置及出现时间方面都有了较大的进展。
在最简单的假想环境中，拥有一些发光物质的恒星独立于其他恒星，而独自形成。托马逊回顾了这种类型恒星形成过程中最初的两个阶段：首先是在一个主要由氢分子组成的星云中形成一个有边界的引力核，然后该引力核在自身引力作用下发生崩溃。在这一部分里，最有意思的一点是，如何从引力核的崩溃过程中克服气体紊流及磁场作用的影响，形成一个原恒星。最近罗伯特及其他一些科学家所做的一些模拟试验表明，在分子星云崩溃过程中所形成的宇宙中，第一个发光物体很可能是一颗非常庞大的恒星。
另一位科学家则回顾了以恒星群为方式的形成理论。许多专家认为恒星是成群形成的，而不是单个独立形成的。假如这种情况成立的话，当讨论一颗恒星的形成环境时，我们就要考虑到来自其周围其他星体物质的气流以及冲击波的影响。他认为最早的恒星就是在相当紊乱的、相互影响的环境中形成的。最近，天文学家们在合成初始质量方程中的数据时，对该理论进行了一些简化处理。他们认为特定质量恒星的空间分布是在一个已经给定的空间范围之内。
卡特回顾了各种质量范围内的恒星的初始质量方程。他分析的结果是：不管恒星的年龄及周围环境如何，它们都有着类似的初始质量方程。这种一致性真是出乎意料，它说明所有的恒星有着类似的形成机制。
恒星的形成是天体物理学领域中最为基础性的问题，因为它是解答其他许多问题所必须知道的常识。这些问题包括恒星系的形成、太阳系的形成等问题。这一物理过程涉及到了某一包含有不规则磁场的部分离子化媒介的紊乱行为。当前核心的争论主要围绕着紊乱开始消退的时间，以及磁场和紊流所起到的作用的重要程度。诸如毫米波照相机等新的技术进步使我们可以观察星体的温度及密度分布，并可以让我们统计分析在自身引力作用下正在崩溃及处于崩溃边缘的天体的寿命。同时，计算机计算能力的提高，使得我们可以使用包含磁场及紊流效应的更为复杂的模型。但现在任何一种模型都无法再现所有的观察结果。
对于宇宙中第一颗恒星的形成，天文学家们从一套完整的自协调三维流体力学模拟方程中得到了一个结果。在当前流行的形成结构模型中，大多数假想是这个样子的：最初是暗物质为主，而伴随着由于初始低密度物质紊流而产生的不稳定状态的出现，形成了星系形成前的天体物质。由于这些天体物质是分级聚集而成，最初的气体便通过氢分子链的振动而冷却，并逐渐沉入暗物质势阱的中心。我们对分子星云的形成进行了一次高红移模拟，当高密度的低温核心气体开始由于引力而自凝聚时，拥有100M（M为太阳的质量）左右大小的高密度核心能够迅速收缩。在粒子数密度高于10M每立方厘米的地方，1M的原恒星核就能够通过三体氢分子的形成而完全分子化。与以往分析预计的结果不同的是，这一过程不会有一个新的分裂，而是只形成一个恒星。而且，当光学深度效应很明显时，计算就终止了，使得完全形成后的恒星的质量成为未知数。而在计算终止时，原恒星正处于物质增加非常迅速的时期（约每年102M ）。来自该恒星的辐射反馈不仅会终止该恒星的成长，而且还会抑止处于同一形成环境中其他恒星的形成。我们得到的结论是，在一个星系形成前的晕轮中最多只会形成一个庞大（质量远大于1M）的、无金属的恒星，这与最近对贫金属晕轮恒星的质量观测结果相符。
我们的宇宙中最早的恒星是怎样形成以及什么时候形成的呢？最近的一些计算研究正在为这一问题给出答案。据初始星云核崩溃过程中恒星形成的三维计算分析结果，第一颗恒星形成于大爆炸后约一百万年；每千个原子中只有一个有幸参与到第一代的恒星中去。但若要计算后来发生的复杂的星际气体动力状态及反馈的话，将不得不建立更为复杂的系统，同时要面临更大的挑战。
恒星在任何类型及处于任何演化阶段的星系中都是普遍存在的。同时，我们还发现恒星在非常广泛的环境中形成，从接近巨型的分子星云到存在于发生了星际爆发及处于聚合状态的星系中的超巨型分子星云。在我们的星系及其他的星系中那些有代表性的恒星都是作为恒星群中的一员而形成的，也就是说恒星的形成是发生在恒星群内部的事情，而不是一个个孤立的现象。对于恒星成群形成理论最大的挑战是如何理解恒星中质量的均匀分布。
在某一特定的太空空间中，某一恒星形成过程中的质量分布叫做IMF。对于质量很低的褐色小星到巨大的恒星，天文学家们都估计了它们的IMF。他们还对各种不同环境中恒星的IMF进行了比较，发现它们的IMF出乎意料地一致。这里所谈到的环境包括：在现在的一些小分子星云中处于形成状态的恒星，在大星云中处于形成状态的高密度的恒星群，以及远古时为暗物质控制的贫金属外来恒星群。IMF一致性的结果给现在恒星形成理论带来了挑战，因为根据现在的恒星形成理论，IMF应针对不同的恒星形成条件而发生变化。
当然，以上种种仅仅还只是科学家们的推断和猜想，关于恒星真正的形成缘由，就有待人们进一步地探索和研究了。
超新星不是新星
导言：宇宙天体也有新陈代谢吗？恒星也有生老病死吗？恒星的死亡会产生什么后果？根据现在的认识，天文学家们命名一些新天体为超新星。至于恒星为什么会死亡——爆炸，又会怎样产生，产生多少颗新星，只有天知道。你如果遥望星空可能会惊奇地发现：在某一星区，出现了一颗从来没有见过的明亮星星！然而仅仅过了几个月甚至几天，它又渐渐消失了。这种“奇特”的星星叫做新星或者超新星。在古代又被称为“客星”，意思为这是一颗“前来做客”的恒星。
新星和超新星是变星中的一个类别。人们看见它们突然出现，曾经一度以为它们是刚刚诞生的恒星，所以取名叫“新星”。其实，它们不但不是新生的星体，相反，而是正走向衰亡的老年恒星。其实，它们就是正在爆发的红巨星。我们曾经不止一次提到，当一颗恒星步入老年，它的中心会向内收缩，而外壳却朝外膨胀，形成一颗红巨星。红巨星是很不稳定的，总有一天它会猛烈地爆发，抛掉身上的外壳，露出藏在中心的白矮星或中子星来。
在大爆炸中，恒星将抛射掉自己大部分的质量，同时释放出巨大的能量。这样，在短短几天内，它的光度有可能将增加几十万倍，这样的星叫“新星”。如果恒星的爆发再猛烈些，它的光度增加甚至能超过1000万倍，这样的恒星叫做“超新星”。
超新星爆发的激烈程度是我们无法想象的。据说它在几天内倾泻的能量，就像一颗青年恒星在几亿年里所辐射的那样多，以致它看上去就像整个星系那样明亮！
新星或者超新星的爆发是天体演化的重要环节。它是老年恒星辉煌的葬礼，同时又是新生恒星的推动者。超新星的爆发可能会引发附近星云中无数颗恒星的诞生。另一方面，新星和超新星爆发的灰烬，也是形成别的天体的重要材料。比如说，今天我们地球上的许多物质元素就来自那些早已消失的恒星。
根据现在的认识，超新星爆发事件就是一颗大质量恒星的“暴死”。对于大质量的恒星，如质量相当于太阳质量的8~20倍的恒星，由于质量的巨大，在它们演化的后期，星核和星壳彻底分离的时候，往往要伴随着一次超级规模的大爆炸。这种爆炸就是超新星爆发。现已证明，1572年和1604年的新星都属于超新星。在银河系和许多河外星系中都已经观测到了超新星，总数达到数百颗。可是在历史上，人们用肉眼直接观测到并记录下来的超新星，却只有6颗。
恒星为什么会爆炸，超新星形成后是如何运行的，宇宙每天有多少超新星产生，这些都仍然是未解之谜。
脉冲星之谜
导言：脉冲星就是高速旋转的中子星。地球自转一周是24小时，而脉冲星自转一周只需0.001337秒。可见它转得有多快！唯有如此，它才能发出被人类接收到的射电脉冲，从而被人类发现。如果人类没有发明射电望远镜，这类星不是就“藏在深闺人未识”了吗？脉冲星人们过去认为恒星是永远不变的。大多数恒星的变化过程是如此地漫长，人们也根本觉察不到。然而，并不是所有的恒星都那么平静。后来人们发现，有些恒星也很“调皮”，变化多端。于是，就给那些喜欢变化的恒星起了个专门的名字，叫“变星”。
脉冲星，就是变星的一种。脉冲星是在1967年首次被发现的。当时，还是一名女研究生的贝尔，发现狐狸星座有一颗星发出一种周期性的电波。经过仔细分析，科学家认为这是一种未知的天体。因为这种星体不断地发出电磁脉冲信号，人们就把它命名为脉冲星。
脉冲星发射的射电脉冲的周期性非常有规律。一开始，人们对此很困惑，甚至曾想到这可能是外星人在向我们发电报联系。据说，第一颗脉冲星就曾被叫做“小绿人一号”。
经过几位天文学家一年的努力，终于证实，脉冲星就是正在快速自转的中子星。而且，正是由于它的快速自转而发出射电脉冲。
正如地球有磁场一样，恒星同样也有磁场；也正如地球在自转一样，恒星也都在自转着；还跟地球一样，恒星的磁场方向不一定跟自转轴在同一直线上。这样，每当恒星自转一周，它的磁场就会在空间画一个圆，而且可能扫过地球一次。
那么岂不是所有恒星都能发脉冲了？其实不然，要发出像脉冲星那样的射电信号，需要很强的磁场。而只有体积越小、质量越大的恒星，它的磁场才越强。而中子星正是这样高密度的恒星。
另一方面，当恒星体积越大、质量越大，它的自转周期就越长。我们很熟悉的地球自转一周要24小时。而脉冲星的自转周期竟然小到0.001337秒！要达到这个速度，连白矮星都不行。这同样说明，只有高速旋转的中子星，才可能扮演脉冲星的角色。
这个结论引起了巨大的轰动。因为虽然早在上世纪30年代，中子星就作为假说而被提了出来，但是一直没有得到证实，人们也不曾观测到中子星的存在。而且因为理论预言的中子星密度大得超出了人们的想象，在当时，人们还普遍对这个假说抱怀疑的态度。
直到脉冲星被发现后，经过计算，它的脉冲强度和频率只有像中子星那样体积小、密度大、质量大的星体才能达到。这样，中子星才真正由假说成为事实。这真是上世纪天文学上的一件大事。因此，脉冲星的发现，被称为20世纪60年代的四大天文学重要发现之一。
至今，脉冲星已被我们找到了1620多颗，并且已知道它们就是高速自转着的中子星。
脉冲星有个奇异的特性——短而稳的脉冲周期。所谓脉冲就是像人的脉搏一样，一下一下出现短促的无线电讯号，如贝尔发现的第一颗脉冲星，每两个脉冲间隔时间是1.337秒，其他脉冲还有短到0.0014秒（编号为PSR-J1748-2446）的，最长的也不过11.765735秒（编号为PSR-J1841-0456）。那么，这样有规则的脉冲究竟是怎样产生的呢？
天文学家已经探测、研究得出结论，脉冲的形成是由于脉冲的高速自转。那为什么自转能形成脉冲呢？原理就像我们乘坐轮船在海里航行看到过的灯塔一样。设想一座灯塔总是亮着且在不停地有规则运动，灯塔每转一圈，由它窗口射出的灯光就射到我们的船上一次；不断旋转，在我们看来，灯塔的光就连续地一明一灭。脉冲星也是一样，它每自转一周，我们就接收到一次它辐射的电磁波，于是就形成一断一续的脉冲。脉冲这种现象，也就叫“灯塔效应”。脉冲的周期其实就是脉冲星的自转周期。