碳氮氧循环

把氢变成氦，恒星不止一条路。在比太阳更热、更大质量的恒星里，主导的途径是碳氮氧循环——一连串反应，其中碳、氮、氧轮流吞下氢核，再吐出一个做好的氦核。碳、氮、氧并不会被耗尽，它们充当催化剂，一圈又一圈地循环，像接力队传递接力棒，而净效果仍然是四个氢核变成一个氦核。

循环始于一个碳核俘获一个质子，再通过一系列俘获和小小的放射性衰变，途经氮和氧，最终甩出一个氦核、回到碳，重新开始。它最关键的特征是对温度凶猛的敏感：碳氮氧循环的速率大致随温度的十五到二十次方攀升，所以核心温度只要略升一点，能量输出就会成倍剧增。由于这些原子核都比单纯的氢带更多电荷，循环需要更热的核心才能启动——大约在一千七百万开尔文以上，它便超过质子—质子链而占上风。

恒星走哪条路，塑造着它的整体结构。太阳恰好略低于交叉温度，只有一小部分能量来自碳氮氧循环，大部分来自质子—质子链。但只要质量再稍大一些的恒星，主要就靠碳氮氧循环运转，而这种燃料对温度的极端敏感，会把能量产生挤进一个紧凑的中心核——从而迫使那个核心对流而非辐射。碳氮氧循环由汉斯·贝特（Hans Bethe，以及独立提出的卡尔·冯·魏茨泽克）在 1930 年代推算出来，是最早解释恒星为何发光的工作之一。