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甚么是恒星?
恒星的定义和它自身同样丰硕多彩
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(图解:咱们的太阳是一颗中等品质的主序星,这张图片由NASA太阳静态观测站拍摄于2020年5月。)(图源:NASA/太阳静态观测站/Joy Ng)
要回答恒星是甚么并非一件难事,它不外就是那些在夜空中闪动的亮点中的一员。然而在那之上,恒星的精确定义其实和恒星自身同样丰硕多彩。
恒星的实质——恒星称号和星际演变的根底。
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恒星的降生
首先,恒星在天体物理学中的一个精确定义是:一个品质足够大,可以借助外部引力激起外部元素聚变反映的天体。
目前为止咱们所知道的能实现这个工作的最小星体的品质只要太阳的百分之十摆布。在边远的将来,愈来愈多的重元素将会参加核反映进程并净化星际航道,小品质星体中的核聚变也将成为可能,不外这并非当初的咱们需求耽心的事件。
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体积最小的一类恒星被称为红矮星,由于它们体积很小且分发着强劲的红光。红矮星的外部只要强劲的氢核反映,并且它们收回的电磁辐射次要散布在电磁光谱的红外波段,因此呈现出一种暗白色。它们体积小、光线黯淡,哪怕是离咱们比来的恒星——半人马座比邻星,都彻底无奈用肉眼看到,只管如斯,红矮星依然是迄今为止河汉系中最多见的一类恒星。
还有一类恒星是类太阳恒星,它们有着中等品质、中等亮度和中等寿命。这种恒星收回的电磁辐射掩盖了全部可见光谱,使得它们看起来丑陋清白(没错,咱们的太阳自身也是红色的,但通过地球蓝色大气的过滤,太阳的光线看起来就对比偏黄)。
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再之后是巨星,这种恒星的体积有多大,它们在宇宙中就有如许稀有,然而因为它们极其亮堂,所以很容易被发现。例如,咱们之所以能看到星系的悬臂,并非由于悬臂中星体的数量比其余地位多,而是由于那些悬臂就像圣诞树同样,被吊挂在其中的亮堂的恒星照亮。
你在夜空中看到的简直每一个颗恒星都弘远于太阳,在它们生命中的大部份时间里,最大的恒星会收回蓝光。这是由于它们发生的能量过于微小,以致于它们收回的幅射实际上根本集中在紫外波段,还有一小部份幅射散落在可见光尾部的蓝光波段。
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主星序
除了暗红的小型恒星,红色的中等大小恒星和发着蓝光的巨星以外,固然还有一些大小处于两头的恒星和一些体积大却呈现白色的怪异恒星。在一百多年之前,天文学家初次对恒星进行分类,那绝对能够说是一个十分凌乱的场面,由于显然那时的人们在区别恒星色彩、大小与亮度的方面尚无造成公认的规范。
赫茨普鲁阁-罗素图(Hertzsprung-Russell Diagram)的创造解决了这一问题,直到明天它也仍然是咱们了解恒星生存原理的根底。赫罗图是一种表现恒星的温度(能够从恒星的色彩失掉)和亮度的图。
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假如你发现一群恒星并绘制出它们的温度和亮度图,在图上以每个点表现一颗恒星,你就会发现一个使人诧异的后果——恒星其实不拥有一切色彩和亮度的组合。与之相对于,你会失掉一个沿对角线标的目的延长的条纹,绝大少数的恒星都会泛起在这个条纹上,它从暗白色的一端延长到亮堂的蓝光的一端。
这个条纹被称为“主星序”,那些外部不停产生着热核反映(恒星生命中大多时分的次要燃料来源)的恒星就处于这个条纹上的某个地位。跟着恒星春秋的增长,它们将沿着主星序迟缓上移,在亿万年的时间流逝中,逐步变得愈来愈亮、愈来愈蓝。
依托恒星外部的聚变反映,它们能在主星序的轨迹上生存时间的长短,取决于恒星品质的大小。一颗小品质的红矮星能够在主星序上存在数万亿年,而一颗比太阳更大的巨星至多只能再维持几百万年。
一旦恒星外部的氢核聚变反映完结,它就会脱离主星序并向不同标的目的演变。大型恒星会变为红巨星,在赫茨普鲁阁-罗素图上占领本人的地位。其它恒星的形态则会更为的翻云覆雨,重元素试图在它们外部产生聚变反映,因而这些恒星会在蓝色和白色之间不断地交替变动。
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色彩编码
借助赫罗图,咱们失掉了恒星的终究定义:恒星是赫罗图中位于主星序上的天体。它不停焚烧氢气,沿着衔接其亮度和温度的窄带不乱地进行演变。而在这个区域以外,则要末是尝试经过重元素聚变放弃焚烧的巨星,要末是像白矮星或中子星同样死亡和衰变的天体残骸。
赫罗图是天体丈量学的无名小卒,有了它,天文学家就可以发现恒星,丈量它的亮度和温度,而且精确失掉它在生命周期中的地位,这使得预测恒星将来的演化成为可能。天然界很少向咱们提供如斯间接的见地,而恒星就是宇宙中真实的特例。
宇宙中绝大少数物资都是由细微的星云组成的。恒星是一类特殊的、共同的种类——一种以聚变反映为能量来源的临时物体。这类实质使得恒星更容易于了解和预测。
BY:Paul Sutter
FY:赵若彤
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