太阳为啥是“黄矮星”?谈恒星与赫罗图(天文学科普1)[ETAC/MPA/Ast]

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太阳为啥是“黄矮星”?谈恒星与赫罗图(天文学科普1)[ETAC/MPA/Ast]

2023-08-29 16:20| 来源: 网络整理| 查看: 265

先来看张图。

看不懂?没事,“汉化”一下。

汉化版

还是看不懂?没关系,我慢慢讲解。

不过首先提一个问题,太阳是一颗“黄矮星”,这个名字怎么来的呢?

1 赫罗图是什么?上面那两张图叫赫罗图(H-R diagram),是丹麦天文学家赫茨普龙及由美国天文学家罗素分别于1911年和1913年各自独立提出的。它是研究恒星演化的重要工具。

2 坐标横坐标为光谱类型,或者说看起来的颜色。温度从高到低,可分为OBAFGKM七种。物理学中学过,物体温度越高,发出的光就会从红色、黄色、白色一直到蓝色,也就是说色温会变高。恒星也是这样的。所以命名上,OBA统称“蓝”,FG统称“黄”,KM统称“红”。这就是命名方式的一部分。太阳的表面温度是5770K,光谱类型就是G,所以是黄X星。纵坐标为光度和绝对星等。光度越高(就是亮度越高),绝对星等就越高。以太阳的光度为1。这里要说一个概念,叫视星等。视星等是我们在地球上看到的亮度,会受到距离的影响,简而言之,太远了就看不到了,视星等就低,而太阳离我们太近了,所以视星等非常高。而绝对星等就是在固定距离上看恒星的亮度,所以绝对星等对应星体的光度。(注意:星等这种东西,数越小,等级越高,可以是负数)。一般来说,温度越高,光度就会越高。然而,那些红色的巨星(或者是超巨星)也会有比较高的光度,原因很简单,因为它们太大了。

3 主序星主序星也叫矮星。太阳是主序星,所以就叫黄矮星了,怎么样,很好理解吧!主序星主要进行的是氢核聚变,放出能量,因此主要元素是氢和氦。这里要说一个知识点,天文学中,除了氢和氦之外,都叫“金属”!可以说,主序星是恒星的壮年期,状态比较稳定。主要进行氢核聚变,放出较大的能量。将主序星分类,从赫罗图的右下到左上分别是红矮星、黄矮星、蓝矮星,一般对于矮星(主序星)而言,温度越高,光度就越高。

红矮星

注意!注意!注意!以下会出现几种名字中带“矮星”而实际上不是矮星的天体。

4 白矮星等非核聚变天体白矮星:白矮星是较小质量恒星(比如太阳这么大)的末期形成的天体。在简并电子压的维持下存在着,并不进行核聚变,能量来自与之前残余的聚变能量。所以并不是主序星。

黑矮星:白矮星在末期会逐渐冷却,不发光,变成黑矮星。然而这个冷却的时间太长了,长于宇宙的年龄,所以黑矮星目前并不存在。

褐矮星(棕矮星):我发的赫罗图里没有。因为质量过小(小于0.08倍太阳质量),温度也过低,根本不能进行核聚变,所以被称之为“失败的恒星”。能量来自于收缩时重力势能转化而来的能量,所以根本就不怎么亮。个人认为褐矮星不能算主序星,因为根本不能进行核聚变,也就是一颗独自存在的“巨行星”。

褐矮星

5 亚矮星小质量的恒星,能进行氢核聚变,然而光度低,在主序星与白矮星之间。(本段内容存疑,请抱着批判的态度阅读)

6 次巨星、巨星、亮巨星、超巨星、特超巨星为了方便,我将其统称为“巨星”,主要是两种,蓝巨星和红巨星。巨星的共同特点:光度高、个头超大、密度很低。蓝巨星比较少见,其质量、光度、温度都极高,寿命也较短。蓝巨星的一个特例是沃尔夫-拉叶星,光谱特殊。蓝巨星一般是大质量主序星演变的,因温度够高而光谱为OBA(偏蓝白色)。有人认为大部分蓝超巨星则是由星云收缩直接形成的。红巨星则很常见。它们是恒星的演化末期的产物。比如太阳将来就会变成红巨星,表面温度下降,变成红色,体积剧烈膨胀,光度也较高。而红超巨星质量更大,结果膨胀更大。一般红超巨星都比蓝超巨星大很多。典型的例子是大犬座VY(过气网红),盾牌座UY(新晋网红)。有人认为,某些情况下,蓝超巨星会和红超巨星互相转变。

7 举例子白矮星:天狼星伴星褐矮星:Gl229 B红矮星:半人马座α星C(比邻星)黄矮星:太阳

太阳

蓝矮星:大犬座α(天狼星)

天狼星

红巨星:金牛座α(毕宿五)蓝巨星:猎户座γ(参宿五)红(特)超巨星:盾牌座UY、大犬座VY、猎户座α(参宿四)

参宿四

蓝(特)超巨星:船底座η(海山二)、R136a1

哈勃望远镜拍摄的海山二已知最大质量的恒星R136a1

8 其他不在图上的天体中子星:如果天体的质量够大,简并电子压不足以克服引力,电子被“压入”质子,变成中子,整颗恒星变成一个全部由中子构成的天体,这就是中子星,也叫脉冲星。夸克星:假想存在的天体。假如压力再强一些,把中子压碎,变成夸克,那就是夸克星。黑洞:还用我解释了吗?

后记:大部分参考资料来自于百度百科,所以可能会有不靠谱的地方,欢迎大家指正。

Sasuga Setsuna电子技术与应用化学实验室(ETAC Labs)/数学物理学天文学部(MPA)/天文学(Ast)



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