甲星是气体,主要是氢气和氦气,组成并保持在平衡由于重力的作用,这趋向于压缩它天体,和气体,其扩展了它的压力。
在此过程中,一颗恒星从其核心中产生大量能量,其中有一个聚变反应堆,该聚变反应堆从氢中合成氦和其他元素。
图1.在北部冬季可见的金牛座P宿星团构成了一个约3,000颗恒星的星团,距离我们400光年。资料来源:维基共享资源。
在这些聚变反应中,质量没有完全守恒,而是一小部分转化为能量。而且,由于恒星的质量巨大,即使它是最小的质量之一,其每秒释放的能量也是如此。
星星的特征
星星的主要特征是:
- 质量:高度可变,范围从太阳质量的一小部分到超大质量恒星,质量是太阳质量的几倍。
- 温度:也是可变的量。在光球(即恒星的发光表面)中,温度在50000-3000 K范围内。在其中心,温度达到数百万开尔文。
- 颜色:与温度和质量密切相关。恒星越热,其颜色越蓝,反之,越冷,其趋向于红色的趋势就越大。
- 光度:它取决于恒星辐射的功率,通常不均匀。最热和最大的恒星是最发光的。
- 幅度:从地球上看时,它们的视在亮度。
- 运动:恒星相对于其场具有相对运动以及旋转运动。
- 年龄:恒星的年龄可以与宇宙一样大-约138亿年-可以小到10亿年。
星星如何形成?
太阳,银河系中数百万颗恒星之一。
恒星是由巨大的宇宙气体和尘埃云的引力坍塌形成的,它们的密度不断波动。这些云中的原始物质是分子氢和氦,以及地球上所有已知元素的痕迹。
组成如此大量质量的粒子在空间中传播的运动是随机的。但是密度有时会在一点上稍微增加,从而导致压缩。
气体的压力趋向于消除这种压缩,但是将分子拉到一起的重力稍高一些,因为颗粒彼此靠近,因此抵消了这种作用。
此外,重力进一步增加了质量。随着这种情况的发生,温度逐渐升高。
现在,想像一下这种冷凝过程在任何时候都可以进行。重力是径向的,因此形成的物质云将具有球形对称性。它被称为原星。
此外,这种物质云不是静态的,而是随着材料收缩而快速旋转。
随着时间的流逝,核将在非常高的温度和巨大的压力下形成,这将成为恒星的聚变反应堆。为此需要一个临界质量,但是当恒星发生时,恒星达到平衡并因此开始其成年生活。
恒星的质量及其随后的演化
原子核中可能发生的反应类型取决于其最初具有的质量,以及随之而来的恒星演化。
如果质量小于太阳质量的0.08倍(大约2 x 10 30千克),则恒星将不会形成,因为原子核将不会点燃。如此形成的物体将逐渐冷却,凝结将减慢,从而产生褐色矮星。
另一方面,如果原恒星太大,它也不会达到成为恒星所需的平衡,因此会剧烈崩溃。
引力坍塌形成恒星的理论归功于英国天文学家和宇宙学家詹姆斯·简斯(James Jeans,1877-1946),他们也提出了宇宙稳态的理论。今天,认为物质是连续产生的这一理论已经被大爆炸理论抛弃了。
星星的生命周期
如上所述,恒星是由气体和宇宙尘埃组成的星云的凝结过程形成的。
此过程需要时间。据估计,它发生在10至1500万年之间,而恒星获得了最终的稳定性。一旦膨胀气体的压力和压缩重力的力达到平衡,恒星便进入所谓的主序列。
根据质量,恒星位于Hertzsprung-Russell图或HR图的直线之一上。这张图显示了恒星演化的不同路线,所有这些路线都是由恒星的质量决定的。
在此图中,根据恒星的有效温度,根据恒星的亮度对恒星进行排名,如下所示:
图2. HR图,由天文学家Ejnar Hertzsprung和Henry Russell独立创建于1910年。资料来源:Wikimedia Commons。那。
恒星进化线
主要序列是贯穿图中心的大致对角线区域。在那里,新形成的恒星根据它们的质量进入。
最热,最亮,质量最大的恒星位于顶部和左侧,而最冷,最小的恒星位于右下方。
如前所述,质量是控制恒星演化的参数。确实,非常大的恒星会很快耗尽其燃料,而小的,凉爽的恒星(例如红矮星)则更慢地管理它。
图3.行星(1和2)与恒星(3、4、5和6)的大小比较。资料来源:维基共享资源。戴夫·贾维斯(Dave Jarvis)(https://dave.autonoma.ca/)。
对于人类而言,红矮星实际上是永恒的,尚无已知的红矮星死亡。
与主要序列相邻的是恒星,由于它们的演化,它们已经移至其他系。因此,上方是巨大的巨星,下方是白矮星。
光谱类型
遥远的恒星从我们身上得到的是它们的光,通过对它们的分析,我们获得了大量有关恒星性质的信息。HR图的底部是一系列字母,表示最常见的光谱类型:
OBAFGKM
最高温度的恒星是O,最冷的恒星是M类。反过来,这些类别中的每一个又分为10个不同的子类型,它们之间的区别是0到9之间的一个数字。例如,F5,介于F0和C之间的中间恒星。 G0。
摩根·基南(Morgan Keenan)的分类将恒星的发光度添加到光谱类型中,并使用从I到V的罗马数字。这样,我们的太阳就是G2V型恒星。应该注意的是,鉴于恒星的巨大变异性,还有其他一些对它们的分类。
根据图中的HR图,每个光谱类别都有明显的颜色。这是没有仪器或最多双筒望远镜的观察者在非常黑暗和晴朗的夜晚看到的近似颜色。
这是根据经典光谱类型对其特性的简要描述:
O型
它们是带有紫罗兰色的蓝色星星。它们位于HR图的左上角,也就是说,它们既大又明亮,并且表面温度较高,介于40,000和20,000 K之间。
这种类型的恒星的例子有猎户座星座带中的Alnitak A,它在北方冬季的夜晚可见,而Sigma-Orionis在同一星座中。
图4. Orion腰带的三颗星。从左到右分别是Alnitak,Alnilam和Mintaka。此外,除了Alnitak,还有火焰和马头星云。资料来源:维基共享资源。
B型
用肉眼很容易看到它们。它的颜色是白色蓝色,表面温度在10,000 -7000 K之间。天狼星座(Canis Major)中的双星是A型星,而天鹅中最亮的星是Deneb。
F型
它们看起来是白色的,趋向于黄色,表面温度甚至比以前的类型低:在7000和6000 K之间。来自Ursa Minor星座的极地星Polaris属于这一类,而Canopus则是最明亮的恒星北部冬季,在北半球的最南端可见的嘉里纳星座。
G型
它们是黄色的,温度在6000至4800 K之间。我们的太阳属于此类。
K型
原则上,要找出恒星的内部结构并不容易,因为它们中的大多数都是非常遥远的天体。
通过研究最接近的恒星太阳,我们知道大多数恒星由具有球形对称性的气态层组成,在气态层的中心有一个发生核聚变的核。这大约占恒星总体积的15%。
围绕核心的是一层类似地幔或信封的层,最后是恒星的大气层,其表面被认为是其外边界。这些层的性质随时间变化,并且随着恒星的演化而变化。
在某些情况下,在其主要核燃料氢耗尽的时候,恒星膨胀,然后将其最外层驱逐到太空,形成所谓的行星状星云,其中心保留着裸核。 ,以下称为白矮星。
正是在恒星的外壳中,能量从核心传输到外层。
图5.太阳的层,是研究最多的恒星。资料来源:维基共享资源。
星星的类型
在专门介绍光谱类型的部分中,非常普遍地提到了当前已知的恒星类型。这是通过分析其光线发现的特征。
但是,在整个演化过程中,大多数恒星都在主序上移动,并离开主序,位于其他分支。在整个生命中,只有红色矮星保持主要顺序。
我们经常简要介绍一下其他类型的恒星:
矮星
这是一个用来描述非常不同类型的恒星的术语,另一方面,它们的共同点是体积小。有些恒星形成的质量很低,但是其他恒星质量更高的恒星却在它们的一生中变成了矮星。
实际上,矮星是宇宙中最丰富的恒星,因此值得对它们的特性进行一些介绍:
棕矮星
他们是原恒星,其质量不足以启动将一颗恒星推进到主要序列的核反应堆。它们可以认为是介于木星之类的天然气巨行星和一颗红色矮星之间的中间点。
由于它们缺乏稳定的能源,因此注定要缓慢冷却。褐矮星的一个例子是星座Vela中的Luhman 16。但这并不能阻止行星绕轨道运行,因为到目前为止已经发现了几颗。
红矮星
图6.太阳,红矮星Gliese 229A,棕矮星Teide 1和Gliese 229 B与木星之间的比较大小。资料来源:美国国家航空航天局,通过Wikimedia Commons。
它们的质量很小,不及太阳,但它们的寿命按主要顺序进行,因为它们要小心地消耗燃料。因此,它们也更冷,但它们是最丰富的恒星类型,也是最长的恒星。
白矮星
当其核心的燃料耗尽时,是恒星的残留物离开了主要序列,膨胀直到变成红色巨人。此后,恒星脱落其外层,减小其大小,仅留下核心,即白矮星。
白矮星阶段只是所有既不是红矮星也不是蓝巨星的恒星演化的一个阶段。后者是如此之大,倾向于在称为新星或超新星的巨大爆炸中终止其生命。
IK佩加西(IK Pegasi)恒星就是一个白矮星的例子,这种命运将在数百万年后的今天等着我们的太阳。
蓝矮星
它们是假设的恒星,也就是说,它们的存在尚未得到证实。但是据信,当红矮星用尽燃料时,它们最终会转变为蓝矮星。
黑矮星
它们是古老的白矮星,已经完全冷却下来,不再发光。
黄色和橙色的矮人
具有这种质量的恒星有时被称为这种恒星,其质量与太阳的质量相当或小于太阳,但其大小和温度却比红矮星大。
中子星
这是超巨星生命的最后一个阶段,当时它已经用尽了核燃料并遭受超新星爆炸。由于爆炸,残余恒星的核变得非常紧凑,以至于电子和质子融合成为中子。
中子星是如此,却是如此密集,以至于它在直径约10 km的球体中最多可以包含两倍的太阳质量。由于其半径已减小太多,因此角动量的守恒要求更高的旋转速度。
由于它们的大小,它们会以强烈的辐射被探测到,它们以光束的形式发出,光束紧挨着恒星快速旋转,形成了所谓的脉冲星。
星星的例子
尽管恒星具有与生物一样的共同特征,但变异性却是巨大的。正如已经看到的,有巨大的超巨型恒星,矮星,中子,变质,质量很大,尺寸巨大,距离越来越远。
-夜空中最亮的星星是天狼星座的天狼星。
图7.天狼星,位于距离大光八年的Canis Major星座中,是夜空中最亮的星星。资料来源:
-PróximaCentauri是离太阳最近的恒星。
-成为最亮的星星并不意味着是最发光的,因为距离很重要。已知最发光的恒星也是最大的恒星:R136a1属于大麦哲伦星云。
-R136a1的质量是太阳的265倍。
-质量最大的恒星并不总是最大的。迄今为止最大的恒星是“盾”星座中的UY Scuti。它的半径约为太阳半径的1708倍(太阳半径为6.96 x 108米)。
-迄今为止最快的恒星是US 708,其移动速度为1200 km / s,但最近又发现了另一颗超越它的恒星:星座起重机的S5-HVS1,速度为1700 km / s。罪魁祸首被认为是银河系中心的超大质量黑洞人马座A。
参考文献
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