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恒星的天文科学小知识有哪些

2018-01-08 10:32:25 7010 7015

  相信大家都知道太阳这颗恒星,然而很多的人都不了解恒星的一些知识。下面为您精心推荐了恒星的天文科学小知识,希望对您有所帮助。

恒星

  恒星的天文小知识

  恒星是由引力凝聚在一起的一颗球型发光等离子体,太阳就是最接近地球的恒星。在地球的夜晚可以看见的其他恒星,几乎全都在银河系内,但由于距离遥远,这些恒星看似只是固定的发光点。历史上,那些比较显著的恒星被组成一个个的星座和星群,而最亮的恒星都有专有的传统名称。天文学家组合成的恒星目录,提供了许多不同恒星命名的标准。

  至少在恒星生命的一段时期,恒星会在核心进行氢融合成氦的核聚变反应,从恒星的内部将能量向外传输,经过漫长的路径,然后从表面辐射到外太空。一旦核心的氢消耗殆尽,恒星的生命就即将结束。有一些恒星在生命结束之前,会经历恒星核合成的过程;而有些恒星在爆炸前会经历超新星核合成,会创建出几乎所有比氦重的天然元素。在生命的尽头,恒星也会包含简并物质。天文学家经由观测其贯穿间的运动、亮度和光谱,确知一颗恒星的质量、年龄、化学元素的丰度,和许多其它属性。

  恒星的分类

  孤星型恒星

  孤星型恒星在宇宙空间孤立存在,不在星系中,没有与其它星球形成关系。该类型恒星在宇宙中一般呈直线运动。其形态为球形和非球形。

  主星型恒星

  这类恒星捕获小质量天体形成绕其旋转的星系,恒星位于中心是主星,其它小质量天体如行星彗星等绕其旋转是从星。在宇宙中一般呈直线运动。形态为球形和非球形。

  从属型恒星

  这类恒星绕大质量天体进行转动,没有小质量天体绕其旋转。该类型恒星存在 公转和 自转,其运动轨道为圆形、近圆形和椭圆形,其形态为球形或近球形。

  伴星型恒星

  这类恒星与大质量体星球形成相互绕转,形成伴星关系。伴星间围绕共同质点公转,存在自转和公转,其形态为球形或近球形。

  混合型恒星

  这类恒星绕大质量天体进行转动,同时有小质量天体绕其旋转或有伴星。存在公转和自转,其形态为球形或近球形。如太阳。

  依据恒星成因或起源

  划分为碎块型恒星、凝聚型恒星、捕获型恒星。

  依据恒星结构

  划分为简单型恒星即非圈层状结构恒星、复杂型恒星即圈层状结构恒星。

  依据温度

  划分为低温型恒星、中低温型恒星、中温型恒星、中高温型恒星、高温型恒星。

  依据寿命

  划分为短命型恒星、长命型恒星。

  恒星的特点

  年龄

  多数恒星的年龄在10亿至100亿岁之间,有些恒星甚至接近观测到的 宇宙年龄—132亿岁。目前发现最老的恒星估计的年龄是134亿岁。

  质量越大的恒星,寿命通常越短暂,主要是因为质量越大的恒星核心的压力也越高,造成燃烧氢的速度也越快。许多超大质量的恒星平均只有一百万年的寿命,但质量最轻的恒星( 红矮星)以很慢的速率燃烧它们的燃料,寿命可以持续几十到上万亿年。

  直径

  由于和地球的距离遥远,除了太阳之外的所有恒星在肉眼看来都只是夜空中的一个光点,并且它们进入到地球的光受到大气层的扰动,在人眼中看到就是恒星在“闪烁”。太阳也是恒星,但因为很靠近地球所以不仅看起来呈现圆盘状,还提供了白天的光线。除了太阳之外,看起来最大的恒星是剑鱼座R,它的是直径是0.057角秒。

  我们对恒星的了解大多数来自理论的模型和模拟,而这些理论只是建立在恒星光谱和直径的测量上。除了太阳之外,首颗被测量出直径的恒星是 参宿四,是由亚伯特·亚伯拉罕·米歇尔森在1921年使用威尔逊山 天文台100吋的胡克望远镜完成(约1150个太阳直径)。

  对地基的望远镜而言,绝大多数的恒星盘面都太小而无法察觉其角直径,因此要使用干涉仪望远镜才能获得这些恒星的影像。另一种测量恒星角直径的技术是掩星:这种技术精确的测量被月球掩蔽时光度减弱的过程(或再出现时光度回升的过程),依此可以计算出恒星的视直径。

  恒星的尺寸,从小到只有20公里到40公里的中子星,到像 猎户座参宿四的超巨星,直径是太阳的1150倍,大约16亿公里,但是密度比太阳低很多。目前观测到的体积最大恒星是大犬座VY,体积约为太阳的100亿倍,质量达50倍太阳质量。

  动能

  一颗恒星相对于太阳运动可以提供这颗恒星的年龄和起源的有用信息,并且还包括周围的星系结构和演变。一颗恒星运动的成分包括径向速度是接近或远离太阳,和横越天空的角动量,也就是所谓的自行。

  径向速度是由恒星光谱中的多普勒位移来测量,它的单位是公里/秒。恒星的自行是经由精密的天体测量来确认,其单位为百万分之一弧秒(mas)/年。经由测量恒星的视差,自行可以换算成实际的速度单位。恒星自行速率越高的通常就是比较靠近太阳,这也使高自行的恒星成为视差测量的理想候选者。

  一旦两种运动都已测出,恒星相对于太阳 恒星系的空间速度就可以算出来。在邻近的恒星中,已经发现第一星族的恒星速度通常比较老的第二星族的恒星低,而后者是以倾斜于平面的椭圆轨道运转的。比较邻近恒星的动能也能导出和证明星协的结构,它们就像起源于同一个巨大的分子云中共同向着同一个点运动的一群恒星。

  磁场

  恒星的 磁场起源于恒星内部对流的循环开始产生的区域。具有导电性的等离子像发电机,引起在恒星中延伸的磁场。磁场的强度随着恒星的质量和成分而改变,表面磁性活动的总量取决于恒星自转的速率。表面的活动会产生 星斑,是表面磁场较正常强而温度较正常低的区域。拱型的星冕圈是从磁场活跃地区进入星冕的光环,星焰是由同样的磁场活动喷发出的高能粒子爆发的现象。

  由于磁场的活动,年轻、高速自转的恒星倾向于有高度的表面活动。磁场也会增强恒星风,然而自转的速率有如闸门,随着恒星的老化而逐渐减缓。因此,像太阳这样高龄的恒星,自转的速率较低,表面的活动也较温和。自转缓慢的恒星活动程度倾向于周期性的变化,并且可能在周期中暂时停止活动。像是蒙德极小期的例子,太阳有大约70年的时间几乎完全没有 黑子活动。

  自转

  恒星的自转可以透过 分光镜概略的测量,或是追踪星斑确实的测量。年轻恒星会有很高的自转速度,在赤道可以超过100 公里/秒。例如,B型的水委一在自转的赤道速度就高达225 公里/秒甚至更高,使得赤道半径比极赤道大了50%。这样的速度仅比让水委一分裂的临界速度300 公里/秒低了一些。相较之下,太阳以25 –35天的周期自转一圈,在赤道的自转速度只有1.994 公里/秒。恒星的磁场和恒星风对主序带上恒星的自转速率的减缓,在演变有着重要的影响。

  简并恒星压缩成非常致密的物质,同时造成高速的 自转。但是相较于它们在低自转速速的状态由于角动量守恒,—一个转动的物体会以增加自转的速率来补偿尺寸上的缩减,而绝大部分消散的角动量是经向外吹拂恒星风带走的。无论如何,波霎的自转是非常快速的,例如在 蟹状星云核心的波霎,自转速率为每秒30转。波霎的自转速率会因为辐射发射而减缓。

  温度

  在主序带上恒星的表面温度取决于核心能量生成的速率和恒星的半径,并且可以使用色指数来估计。它通常被作为有效温度,也就是被理想化的黑体在表面辐射出的能量使单位表面积有着相同的光度时所对应的温度。然而要注意的是有效温度只是一个代表的数值,因为实际上恒星的温度从核心表至面是有随着距离增加而减少的梯度,在核心区域的温度通常都是数百万度K。

  恒星的温度可以确定不同元素被电离或被活化的比率,结果呈现在光谱吸收线的特征。恒星的表面温度,与他的目视绝对星等和吸收特点,被用来作为恒星分类的依据。

  大质量的主序星表面温度可以高达40,000 K,像太阳这种较小的恒星表面温度就只有几千度。相对来说,红巨星的表面只有3,600 K的低温,但是因为巨大的表面积而有高亮度。

  恒星表面的温度一般用 有效温度来表示,它等于有相同直径、相同总辐射的 绝对黑体的温度。恒星的光谱能量分布与有效温度有关,由此可以定出W、O、B、A、F、G、K、M等 光谱型(也可以叫作温度型)温度相同的恒星,体积越大,总辐射流量(即光度)越大,绝对星等越小。恒星的光度级可以分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ,依次称为:Ⅰ超巨星、Ⅱ 亮巨星、Ⅲ正常巨星、Ⅳ 亚巨星、Ⅴ矮星、Ⅵ 亚矮星、Ⅶ白矮星。太阳的光谱型为G2V,颜色偏黄,有效温度约5,770K。A0V型星的色指数平均为零,温度约10,000K。恒星的表面有效温度由早O型的几万度到晚M型的几千度,差别很大。


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曾扬
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