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第三百二十八章 星辰陣圖-赫羅圖二

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作品︰重生之異界入世修行 | 作者︰戰靈子


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    ps︰銀河系中有千億顆恆星,它們的特性千差萬別。www.biquge001.com恆星的光度是表現它們特性的一個重要物理量。赫羅圖的縱坐標是恆星的光度。光度是恆星每秒鐘輻射出的總能量,以爾格/秒為單位。天文學家把光度大的恆星叫做巨星,光度比巨星更強的叫超巨星,光度小的稱為矮星。

    赫羅圖在恆星演化的研究當中十分重要。由于恆星內部能源的不斷消耗,恆星要發生演變,光度和溫度都要發生變化,這導致在赫羅圖上的位置發生變化。天文學家根據赫羅圖描繪了恆星從誕生、成長到衰亡的演化路徑,並從理論上給出恆星從誕生到主序星、紅巨星、變星、新星(超新星)、致密星(白矮星或中子星或黑洞)的演化機制和模型。這是人類認識恆星世界奧秘的一個重大突破。

    赫羅圖可顯示恆星的演化過程,大約90%的恆星位于赫羅圖左上角至右下角的帶狀上,這條線稱為主序帶。位于主序帶上的恆星稱為主序星。形成恆星的分子雲是位于圖中極右的區域,但隨著分子雲開始收縮,其溫度開始上升,會慢慢移向主序帶。恆星臨終時會離開主序帶,恆星會往右上方移動,這里是紅巨星及紅超巨星的區域,都是表面溫度低而光度高的恆星。經過紅巨星但未發生超新星爆炸的恆星會越過主序帶移向左下方,這里是表面溫度高而光度低的區域。是白矮星的所在區域,接著會因為能量的損失,漸漸變暗成為黑矮星。

    二、恆星光度

    一特性千差萬別

    銀河系中有千億顆恆星。它們的特性千差萬別。恆星的光度是表現它們特性的一個重要物理量。赫羅圖的縱坐標是恆星的光度。光度是恆星每秒鐘輻射出的總能量,以爾格/秒為單位。天文學家把光度大的恆星叫做巨星,光度比巨星更強的叫超巨星,光度小的稱為矮星。

    1、光度差別

    恆星之間的光度差別非常大。恆星的光度即恆星的真實亮度,恆星的視星等反映不了恆星的光度,而絕對星等才能顯示出它們的光度。絕對星等就是設想把恆星都放在32.6光年(十秒差距)的地方所得出的亮度。織女星的絕對星等是0.5等,它的光度是太陽的五十倍。超巨星“天津四”的絕對星等大約是-7.2等。其光度比太陽強五萬多倍。還有一顆在星空中極不起眼的天蠍座,視星等只有3.8等。但它的絕對星等是-9.4等,它的光度幾乎是太陽光度的五十萬倍。最強的恆星的光度甚至是太陽的一百萬倍。太陽是一顆黃色的矮星,相比之下光度比較弱。但還有比它更弱的矮星。如著名的天狼星伴星是一顆白矮星,它的光度還不到太陽的萬分之一。還有絕對星等在20等左右的暗弱恆星。它們的光度大約僅為太陽的四十萬分之一到五十萬分之一。

    2、體積差別

    恆星的光度與它的體積有關,光度大的巨星,體積也大,光度小的矮星,體積也小。

    恆星的大小相差很大。太陽的直徑是地球的一百零九倍。巨星是恆星世界中個頭最大的,其直徑要比太陽大幾十到幾百倍。超巨星就更大了,紅超巨星參宿四的直徑是太陽的九百倍。一顆叫柱一的雙星,其伴星的直徑大約是太陽的二千∼三千倍。比太陽小的恆星也有很多,其中最突出的屬白矮星和中子星了。白矮星的直徑只有幾千千米。和地球差不多。而中子星的直徑則只有20千米。恆星的體積相差極大,而它們的質量卻差別不太大。大多數恆星的質量在太陽質量的0.5∼5倍之間。質量最大的恆星,其質量能比太陽大幾十倍。質量最小的恆星。其質量也有太陽質量的幾十分之一。

    二溫度和光譜型

    1、溫度

    赫羅圖的橫坐標有時用恆星的表面溫度表示,有時也用恆星的光譜型表示,因為光譜型和表面溫度之間存在著對應的關系。恆星是一團熾熱的氣體,是一團被自身引力束縛的氣體,它們的中心區域密度和溫度都特別高,足以產生熱核反應。恆星表面的高溫使之發射類似黑體輻射一樣的光譜。在很寬的頻率範圍內都有輻射。因此稱為連續譜。光譜曲線的峰值和形狀由物體的溫度決定。不同頻率的光,其顏色不同。恆星的顏色多種多樣。從恆星的顏色就可以判斷出它們的溫度。溫度用絕對溫度k表示,絕對溫度與攝氏溫度的換算關系是0°c=273k。表面溫度在絕對溫度三萬k以上的恆星發藍光,溫度在一萬∼三萬k的恆星顏色藍白,溫度在七千五百∼一萬k的恆星顏色純白,六千∼七千五百k的恆星呈黃白色,溫度在五千∼六千k時,恆星的顏色發黃,溫度在三千五百∼五千k時恆星的顏色為紅橙,溫度在二千∼三千五百k的恆星顏色發紅。

    2、光譜

    恆星的光譜除了連續譜以外,還有兩種線狀譜,分別是發射線和吸收線。它們是疊加在連續譜上的亮線和暗線。熾熱到一定程度的稀薄氣體原子會發射特定頻率的光子,形成發射線;而較冷的稀薄氣體的原子則可能吸收通過它的連續光譜中的特定頻率的光子而形成暗的吸收線。不同的物質會有不同的吸收線或發射線。測量這些譜線,可以得到恆星的化學成分的信息。從地球實驗室的光譜實驗中得知,氫、氧、碳等輕元素的光譜線主要在紫外,肉眼看不見,只有幾條譜線在可見光區。較重的元素的譜線大部分在可見光區。恆星的外層,如太陽的光球,其溫度遠比內層低,因此其中的物質就會對內部來的連續譜輻**行選擇吸收,而形成許多暗黑的吸收線。在恆星表面大氣中的某些元素的原子產生發射線要求溫度相當高,一般不容易達到,因此有發射線的恆星比較少。有吸收線的恆星則很普遍,只不過有的多些有的少些。也有一些恆星光譜呈現有分子帶譜線。

    哈佛分類法

    天文學家根據恆星的吸收線光譜特征來進行分類。最著名的分類法由哈佛大學天文台的天文學家提出的,稱為哈佛分類法。他們根據二十四萬顆恆星的吸收光譜資料,把它們分為七大類︰o型、b型、a型、f型、g型、k型和m型,在g型和k型中,又有三個子型,即r型、n型和s型。

    o型為藍星;b型為藍白星;a型為白星;f型為黃白星;g型為黃星;k型為橙紅星;m型為紅星。這種光譜型分類的順序恰好是恆星表面溫度從高到低的序列。對應的表面溫度為o型為四萬∼二萬五千k;b型為二萬五千∼一萬二千k;a型為一萬一千五百∼七千七百k;f型為七千六百∼六千一百k;g型為六千∼五千k;k型為死去九百∼三千七百k;m型為三千六百∼二千六百k。天文學家曾認為,這一序列代表了恆星的從高溫到低溫的演化,把o型和b型稱之為早型星,把k型和m型稱為晚型星。(未完待續)
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