恆星的天文科學小知識有哪些

相信大家都知道太陽這顆恆星,然而很多的人都不瞭解恆星的一些知識。下面爲您精心推薦了恆星的天文科學小知識,希望對您有所幫助。

恆星的天文科學小知識有哪些

  恆星的天文小知識

恆星是由引力凝聚在一起的一顆球型發光等離子體,太陽就是最接近地球的恆星。在地球的夜晚可以看見的其他恆星,幾乎全都在銀河系內,但由於距離遙遠,這些恆星看似只是固定的發光點。歷史上,那些比較顯著的恆星被組成一個個的星座和星羣,而最亮的恆星都有專有的傳統名稱。天文學家組合成的恆星目錄,提供了許多不同恆星命名的標準。

至少在恆星生命的一段時期,恆星會在覈心進行氫融合成氦的核聚變反應,從恆星的內部將能量向外傳輸,經過漫長的路徑,然後從表面輻射到外太空。一旦核心的氫消耗殆盡,恆星的生命就即將結束。有一些恆星在生命結束之前,會經歷恆星核合成的過程;而有些恆星在爆炸前會經歷超新星核合成,會創建出幾乎所有比氦重的天然元素。在生命的盡頭,恆星也會包含簡併物質。天文學家經由觀測其貫穿間的運動、亮度和光譜,確知一顆恆星的質量、年齡、化學元素的丰度,和許多其它屬性。

  恆星的分類

孤星型恆星

孤星型恆星在宇宙空間孤立存在,不在星系中,沒有與其它星球形成關係。該類型恆星在宇宙中一般呈直線運動。其形態爲球形和非球形。

主星型恆星

這類恆星捕獲小質量天體形成繞其旋轉的星系,恆星位於中心是主星,其它小質量天體如行星彗星等繞其旋轉是從星。在宇宙中一般呈直線運動。形態爲球形和非球形。

從屬型恆星

這類恆星繞大質量天體進行轉動,沒有小質量天體繞其旋轉。該類型恆星存在 公轉和 自轉,其運動軌道爲圓形、近圓形和橢圓形,其形態爲球形或近球形。

伴星型恆星

這類恆星與大質量體星球形成相互繞轉,形成伴星關係。伴星間圍繞共同質點公轉,存在自轉和公轉,其形態爲球形或近球形。

混合型恆星

這類恆星繞大質量天體進行轉動,同時有小質量天體繞其旋轉或有伴星。存在公轉和自轉,其形態爲球形或近球形。如太陽。

依據恆星成因或起源

劃分爲碎塊型恆星、凝聚型恆星、捕獲型恆星。

依據恆星結構

劃分爲簡單型恆星即非圈層狀結構恆星、複雜型恆星即圈層狀結構恆星。

依據溫度

劃分爲低溫型恆星、中低溫型恆星、中溫型恆星、中高溫型恆星、高溫型恆星。

依據壽命

劃分爲短命型恆星、長命型恆星。

  恆星的特點

年齡

多數恆星的年齡在10億至100億歲之間,有些恆星甚至接近觀測到的 宇宙年齡—132億歲。目前發現最老的恆星估計的年齡是134億歲。

質量越大的恆星,壽命通常越短暫,主要是因爲質量越大的恆星核心的壓力也越高,造成燃燒氫的速度也越快。許多超大質量的恆星平均只有一百萬年的壽命,但質量最輕的恆星( 紅矮星)以很慢的速率燃燒它們的燃料,壽命可以持續幾十到上萬億年。

直徑

由於和地球的距離遙遠,除了太陽之外的所有恆星在肉眼看來都只是夜空中的一個光點,並且它們進入到地球的光受到大氣層的擾動,在人眼中看到就是恆星在“閃爍”。太陽也是恆星,但因爲很靠近地球所以不僅看起來呈現圓盤狀,還提供了白天的光線。除了太陽之外,看起來最大的恆星是劍魚座R,它的是直徑是0.057角秒。

我們對恆星的瞭解大多數來自理論的模型和模擬,而這些理論只是建立在恆星光譜和直徑的測量上。除了太陽之外,首顆被測量出直徑的恆星是 參宿四,是由亞伯特·亞伯拉罕·米歇爾森在1921年使用威爾遜山 天文臺100吋的胡克望遠鏡完成(約1150個太陽直徑)。

對地基的望遠鏡而言,絕大多數的恆星盤面都太小而無法察覺其角直徑,因此要使用干涉儀望遠鏡才能獲得這些恆星的影像。另一種測量恆星角直徑的技術是掩星:這種技術精確的測量被月球掩蔽時光度減弱的過程(或再出現時光度回升的過程),依此可以計算出恆星的視直徑。

恆星的尺寸,從小到只有20公里到40公里的中子星,到像 獵戶座參宿四的超巨星,直徑是太陽的1150倍,大約16億公里,但是密度比太陽低很多。目前觀測到的體積最大恆星是大犬座VY,體積約爲太陽的100億倍,質量達50倍太陽質量。

動能

一顆恆星相對於太陽運動可以提供這顆恆星的年齡和起源的有用信息,並且還包括周圍的星系結構和演變。一顆恆星運動的成分包括徑向速度是接近或遠離太陽,和橫越天空的角動量,也就是所謂的自行。

徑向速度是由恆星光譜中的多普勒位移來測量,它的單位是公里/秒。恆星的自行是經由精密的天體測量來確認,其單位爲百萬分之一弧秒(mas)/年。經由測量恆星的視差,自行可以換算成實際的速度單位。恆星自行速率越高的通常就是比較靠近太陽,這也使高自行的恆星成爲視差測量的理想候選者。

一旦兩種運動都已測出,恆星相對於太陽 恆星系的空間速度就可以算出來。在鄰近的恆星中,已經發現第一星族的恆星速度通常比較老的第二星族的恆星低,而後者是以傾斜於平面的橢圓軌道運轉的。比較鄰近恆星的動能也能導出和證明星協的結構,它們就像起源於同一個巨大的分子云中共同向着同一個點運動的一羣恆星。

磁場

恆星的 磁場起源於恆星內部對流的循環開始產生的區域。具有導電性的等離子像發電機,引起在恆星中延伸的磁場。磁場的強度隨着恆星的質量和成分而改變,表面磁性活動的總量取決於恆星自轉的速率。表面的活動會產生 星斑,是表面磁場較正常強而溫度較正常低的區域。拱型的星冕圈是從磁場活躍地區進入星冕的光環,星焰是由同樣的磁場活動噴發出的高能粒子爆發的現象。

由於磁場的活動,年輕、高速自轉的恆星傾向於有高度的表面活動。磁場也會增強恆星風,然而自轉的速率有如閘門,隨着恆星的老化而逐漸減緩。因此,像太陽這樣高齡的恆星,自轉的速率較低,表面的活動也較溫和。自轉緩慢的恆星活動程度傾向於週期性的變化,並且可能在週期中暫時停止活動。像是蒙德極小期的例子,太陽有大約70年的時間幾乎完全沒有 黑子活動。

自轉

恆星的自轉可以透過 分光鏡概略的測量,或是追蹤星斑確實的測量。年輕恆星會有很高的自轉速度,在赤道可以超過100 公里/秒。例如,B型的水委一在自轉的`赤道速度就高達225 公里/秒甚至更高,使得赤道半徑比極赤道大了50%。這樣的速度僅比讓水委一分裂的臨界速度300 公里/秒低了一些。相較之下,太陽以25 –35天的週期自轉一圈,在赤道的自轉速度只有1.994 公里/秒。恆星的磁場和恆星風對主序帶上恆星的自轉速率的減緩,在演變有着重要的影響。

簡併恆星壓縮成非常緻密的物質,同時造成高速的 自轉。但是相較於它們在低自轉速速的狀態由於角動量守恆,—一個轉動的物體會以增加自轉的速率來補償尺寸上的縮減,而絕大部分消散的角動量是經向外吹拂恆星風帶走的。無論如何,波霎的自轉是非常快速的,例如在 蟹狀星雲核心的波霎,自轉速率爲每秒30轉。波霎的自轉速率會因爲輻射發射而減緩。

溫度

在主序帶上恆星的表面溫度取決於核心能量生成的速率和恆星的半徑,並且可以使用色指數來估計。它通常被作爲有效溫度,也就是被理想化的黑體在表面輻射出的能量使單位表面積有着相同的光度時所對應的溫度。然而要注意的是有效溫度只是一個代表的數值,因爲實際上恆星的溫度從核心表至面是有隨着距離增加而減少的梯度,在覈心區域的溫度通常都是數百萬度K。

恆星的溫度可以確定不同元素被電離或被活化的比率,結果呈現在光譜吸收線的特徵。恆星的表面溫度,與他的目視絕對星等和吸收特點,被用來作爲恆星分類的依據。

大質量的主序星表面溫度可以高達40,000 K,像太陽這種較小的恆星表面溫度就只有幾千度。相對來說,紅巨星的表面只有3,600 K的低溫,但是因爲巨大的表面積而有高亮度。

恆星表面的溫度一般用 有效溫度來表示,它等於有相同直徑、相同總輻射的 絕對黑體的溫度。恆星的光譜能量分佈與有效溫度有關,由此可以定出W、O、B、A、F、G、K、M等 光譜型(也可以叫作溫度型)溫度相同的恆星,體積越大,總輻射流量(即光度)越大,絕對星等越小。恆星的光度級可以分爲Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ,依次稱爲:Ⅰ超巨星、Ⅱ 亮巨星、Ⅲ正常巨星、Ⅳ 亞巨星、Ⅴ矮星、Ⅵ 亞矮星、Ⅶ白矮星。太陽的光譜型爲G2V,顏色偏黃,有效溫度約5,770K。A0V型星的色指數平均爲零,溫度約10,000K。恆星的表面有效溫度由早O型的幾萬度到晚M型的幾千度,差別很大。