恒星系統(tǒng)及其演化、星系

第6講：恒星系統(tǒng)(xìtǒng)及其演化、星系精品資料天空(tiānkōng)最亮的恒星：天狼星（大犬座α星，雙星(shuāngxīng)，﹣1.46）

天空最亮的星：金星（維納斯、啟明、長(zhǎng)庚，﹣4.4）精品資料離太陽(yáng)系最近(zuìjìn)的恒星比鄰星（半人馬座，南門(mén)二，0，三合(sānhé)星，42光年）精品資料離太陽(yáng)系最近(zuìjìn)的10顆恒星1、半人馬座·α星南門(mén)(nánmén)二（αCen）4.22光年2、蛇夫座·巴納德星（Barnard's）6.0光年3、伍爾夫星群·359星（Wolf359）7.7光年4、勃蘭得2147星（BD+36°）8.2光年5、鯨魚(yú)座·uv星（Luyten726-8）8.4光年6、大犬座·α星天狼星（Sirius）8.7光年7、羅斯154星（Ross154）9.5光年8、羅斯248星（Ross248）10.4光年9、波江座diaε星（εEri）10.8光年10、羅斯128星（Ross128）10.9光年精品資料全天(quántiān)肉眼可見(jiàn)恒星6900多顆。北天為3000多顆。精品資料最亮的20顆恒星(héngxīng)1.天狼星大犬座α星-1.462.老人星船底座α星-0.723.南門(mén)二半人馬座α星-0.274.大角星牧夫座α星-0.045.織女(zhīnǚ)一（織女(zhīnǚ)星）天琴座α星0.036.五車二御夫座α星0.087.參宿七獵戶座β星0.128.南河三小犬座α星0.389.水委一波江座α星0.4610.參宿四獵戶座α星0.58精品資料最亮的20顆恒星(héngxīng)11.馬腹一半人馬座β星0.6112.河鼓二（牛郎星）天鷹座α星0.7713.畢宿五金牛座α星0.8514.心宿二天蝎座α星0.9615.角宿一室女座α星0.9716.北河三雙子座β星1.1417.北落師門(mén)南魚(yú)座α星1.1618.十字(shízì)架三南十字(shízì)座β星1.2519.天津四天鵝座α星1.2520.軒轅十四獅子座α星1.35精品資料恒星的一般(yībān)性質(zhì)恒星的概念:恒星與行星不同,它們的位置看來(lái)固定不變，因而古人稱之為“恒”星，即固定不動(dòng)的星。一般來(lái)說(shuō)，恒星都是氣體球，沒(méi)有固態(tài)表面，通過(guò)自身引力聚集而成。它區(qū)別于行星的一個(gè)重要性質(zhì)是它自己能夠(nénggòu)強(qiáng)烈發(fā)光。(太陽(yáng)是一顆恒星。)精品資料恒星(héngxīng)的距離和光度天文學(xué)上的距離單位:①天文單位:即日地平均距離，為1AU=149597870千米=1.5813*10﹣51.y.②光年:光在一年中走過(guò)的距離，l.y.=0.946053×1016米。1光年=63240天文單位。③秒差距:周年視差為1″對(duì)應(yīng)(duìyìng)的距離，1pc=3.08568×1016米。1秒差距=3.26光年=206265天文單位。④除太陽(yáng)外，距離我們最近的恒星叫比鄰星，（半人馬座α）距離為4.27l.y.精品資料秒差距(chājù)恒星視差(shìchā)：最常使用周年視差(shìchā)來(lái)測(cè)量精品資料秒差距(chājù)①視差(shìchā)Sinα=日地距離/日恒距離②秒差距當(dāng)阿爾法=1″時(shí)，日恒的距離成為一個(gè)秒差距。1PC≈206265AU精品資料恒星(héngxīng)的距離和光度恒星的光度、照度和星等光度：光度為恒星的能量發(fā)射率，即整個(gè)星面每秒釋放的能量。照度：對(duì)于接受天體輻射的人眼或儀器來(lái)說(shuō)，單位時(shí)間入射到其單位面積的能量。亮度：我們看起來(lái)恒星的明亮程度。實(shí)際上就是照度。星等：把星等跟光度計(jì)測(cè)出的亮度作比較，發(fā)現(xiàn)(fāxiàn)星等相差5等，亮度之比約為100。星等系統(tǒng)：目視星等、照相星等、光電星等。精品資料恒星(héngxīng)的大小和質(zhì)量①恒星大小的測(cè)量方法：干涉法，月掩星法，對(duì)食雙星法②觀測(cè)結(jié)果：恒星的直徑相差很大，大的有太陽(yáng)直徑的幾百倍甚至一兩千倍，小的只有不到太陽(yáng)直徑的十分之一。③恒星的質(zhì)量比較(bǐjiào)難以測(cè)定。精品資料恒星(héngxīng)的光斑干涉圖像恒星(héngxīng)的大小和質(zhì)量精品資料①什么(shénme)是光譜？恒星(héngxīng)的光譜

最常用的恒星光譜分類系統(tǒng)是美國(guó)哈佛大學(xué)天文臺(tái)于19世紀(jì)末提出的，稱為哈佛系統(tǒng)。精品資料恒星的光譜(guāngpǔ)分類M、K、G、F、A、B、O型恒星的顏色依次為紅色、紅橙色(chénɡsè)、黃色、黃白色、白色、藍(lán)白色、藍(lán)色。恒星的光譜及分類精品資料②恒星光譜(guāngpǔ)的分類。?O型：藍(lán)星，有效溫度40000~30000K。?B型：藍(lán)白星，有效溫度30000~10000K?A型：白星，有效溫度10000~7500K?F型：黃白星，有效溫度7500~6000K?G型：黃星，有效溫度6000~5000K?K型：紅橙星，有效溫度5000~3500K?M型：紅星，有效溫度3500~2500K恒星(héngxīng)的光譜OhBeAFineGuy/GirlKissMe.精品資料恒星(héngxīng)的光譜20世紀(jì)40年代，美國(guó)天文學(xué)家W.W.摩根和P.C.基南等提出一個(gè)二元分類(fēnlèi)系統(tǒng)，稱為摩根-基南系統(tǒng)（MK系統(tǒng)）。MK系統(tǒng)仍采用哈佛系統(tǒng)的光譜型，但增加了光度型。光譜型仍用哈佛系統(tǒng)的符號(hào)。

光度型分為7級(jí)：I——超巨星，Ⅱ——亮巨星，Ⅲ——巨星，Ⅳ——亞巨星，Ⅴ——主序星（矮星），Ⅵ——亞矮星，Ⅶ——白矮星。

按照MK系統(tǒng)，太陽(yáng)為G2V型星，表明太陽(yáng)的光譜型是G2，且是一顆主序星（矮星）。精品資料①什么是赫羅圖？丹麥科學(xué)家赫茨普龍(E.Hertzsprung)于1911年，美國(guó)(měiɡuó)天文學(xué)家羅素（H.N.Russell）于1913年，分別獨(dú)立的繪制了恒星的光譜—光度圖。②恒星的結(jié)構(gòu)。赫羅圖和恒星(héngxīng)的結(jié)構(gòu)精品資料赫—羅圖恒星(héngxīng)的光譜光度圖——赫—羅圖赫羅圖是恒星的光譜類型與光度之關(guān)系圖，赫羅圖的縱軸是光度與絕對(duì)星等(xīngděng)，而橫軸則是光譜類型及恒星的表面溫度，從左向右遞減。精品資料恒星(héngxīng)的光譜光度圖——赫—羅圖主星序表明，大多數(shù)恒星，表面溫度高，光度(guāngdù)也大；表面溫度降低，則光度(guāngdù)隨之減小。

右上方的星，光度很大，但表面溫度卻不高，呈紅色，這表明它們的體積十分巨大，所以叫紅巨星/超巨星。

左下方的星，表面溫度很高，呈藍(lán)白色，光度卻很小，這表明它們的體積很小，所以叫白矮星。精品資料①恒星的化學(xué)成分通過(guò)恒星的光譜分析方法得到。②太陽(yáng)的化學(xué)成分：已證認(rèn)出存在的元素69種，這些元素的含量(hánliàng)相差懸殊。按質(zhì)量而言，氫78.4%、氦19.8%、氧0.8%、碳0.3%、氮0.2%、氖0.2%、鎳0.2%、硅0.06%、硫0.04%、鐵0.04%、鎂0.015%、鈣0.009%…③大多數(shù)恒星的化學(xué)成分同太陽(yáng)差不多。少數(shù)恒星的化學(xué)成分是特殊的。例如：在碳型星中，碳元素特別多。在S型星中，鋯和锝元素特別多。恒星(héngxīng)的化學(xué)成分精品資料多普勒效應(yīng)：波長(zhǎng)因?yàn)椴ㄔ春陀^測(cè)者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(xiānɡduìyùndònɡ)而變化。恒星的運(yùn)動(dòng)在運(yùn)動(dòng)的波源前面(qiánmian)，波被壓縮，波長(zhǎng)變短，頻率變高（藍(lán)移）；在運(yùn)動(dòng)的波源后面，波長(zhǎng)變長(zhǎng)，頻率變低（紅移）；波源的速度越高，所產(chǎn)生的效應(yīng)越大。根據(jù)波紅（藍(lán)）移的程度，可以計(jì)算出波源循著觀測(cè)方向運(yùn)動(dòng)的速度。精品資料恒星(héngxīng)的形成與演化第1階段：誕生恒星的形成，超過(guò)一定質(zhì)量的星云，在受到外部的某種擾動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定性，從而引起收縮。收縮過(guò)程(guòchéng)的星云可能會(huì)分裂成一些碎塊。?原恒星質(zhì)量非常小（小于0.08太陽(yáng)質(zhì)量）的原始星的溫度不會(huì)到達(dá)足夠開(kāi)始核聚變的程度，它們會(huì)成為褐矮星，在數(shù)億年的時(shí)光中慢慢變涼。精品資料第2階段(jiēduàn)：主序星恒星(héngxīng)的形成與演化

大部分的質(zhì)量更高的原始星的中心溫度會(huì)達(dá)到一千萬(wàn)開(kāi)氏度，這時(shí)氫會(huì)開(kāi)始聚變成氦，恒星開(kāi)始自行發(fā)光。核心的核聚變會(huì)產(chǎn)生足夠的能量停止引力坍縮，達(dá)到一個(gè)靜態(tài)平衡。恒星從此進(jìn)入一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的階段。精品資料在形成幾百萬(wàn)到幾千億年(yìnián)之后，恒星會(huì)消耗完核心中的氫。大質(zhì)量的恒星會(huì)比小質(zhì)量的恒星更快消耗完核心的氫。在消耗完核心中的氫之后，核心部分的核反應(yīng)會(huì)停止，而留下一個(gè)氦核。恒星(héngxīng)的形成與演化

失去了抵抗重力的核反應(yīng)能量之后，恒星的外殼開(kāi)始引力坍縮。核心的溫度和壓力像恒星形成過(guò)程中一樣升高，但是在一個(gè)更高的層次上。一旦核心的溫度達(dá)到了1億開(kāi)氏度，核心就開(kāi)始進(jìn)行氦聚變，重新通過(guò)核聚變產(chǎn)生能量來(lái)抵抗引力。恒星質(zhì)量不足以產(chǎn)生氦聚變的會(huì)釋放熱能，逐漸冷卻，成為白矮星。第3階段：紅巨星精品資料積熱的核心會(huì)造成恒星大幅膨脹，達(dá)到(dádào)在其主星序階段的數(shù)百倍大小，成為紅巨星。紅巨星階段會(huì)持續(xù)數(shù)百萬(wàn)年，但是大部分紅巨星都是變星，不如主序星穩(wěn)定。恒星的形成(xíngchéng)與演化精品資料50億年(yìnián)后的太陽(yáng)精品資料精品資料恒星的形成(xíngchéng)與演化第4階段(jiēduàn)：白矮星，中子星，黑洞。精品資料低質(zhì)量恒星(héngxīng)紅矮星(ǎixīng)比鄰星

小于0.5倍太陽(yáng)質(zhì)量的恒星甚至在氫耗盡之后都不會(huì)在核心產(chǎn)生氦反應(yīng)。像比鄰星這樣的紅矮星的壽命長(zhǎng)達(dá)數(shù)千億年，在核心的反應(yīng)終止之后，紅矮星在電磁波的紅外線和微波波段逐漸暗淡下去。精品資料中質(zhì)量(zhìliàng)恒星行星(xíngxīng)狀星云達(dá)到紅巨星階段時(shí)，0.4到3.4太陽(yáng)質(zhì)量的恒星的外殼會(huì)向外膨脹，而核心向內(nèi)壓縮，產(chǎn)生將氦聚變成碳的核反應(yīng)。聚變會(huì)重新產(chǎn)生能量，暫時(shí)緩解恒星的死亡過(guò)程。對(duì)于太陽(yáng)大小的恒星，此過(guò)程大約持續(xù)十億年。氦燃燒對(duì)溫度極其敏感，造成很大的不穩(wěn)定。巨大的波動(dòng)會(huì)使得外殼獲得足夠的動(dòng)能脫離恒星，成為行星狀星云。行星狀星云中心留下的核心會(huì)逐漸冷卻，成為小而致密的白矮星，通常具有0.6倍太陽(yáng)質(zhì)量，但是只有一個(gè)地球大小。精品資料中質(zhì)量(zhìliàng)恒星行星(xíngxīng)狀星云在重力和電子互斥力平衡時(shí)，白矮星是相對(duì)穩(wěn)定的。在沒(méi)有能量來(lái)源的情況下，恒星在漫長(zhǎng)的歲月中釋放出剩余的能量，逐漸暗淡下去。最終，釋放完能量的白矮星會(huì)成為黑矮星，精品資料中質(zhì)量(zhìliàng)恒星行星(xíngxīng)狀星云精品資料中質(zhì)量(zhìliàng)恒星行星(xíngxīng)狀星云精品資料中質(zhì)量(zhìliàng)恒星白矮星精品資料中質(zhì)量(zhìliàng)恒星白矮星精品資料中質(zhì)量(zhìliàng)恒星黑矮星(ǎixīng)精品資料大質(zhì)量(zhìliàng)恒星超新星爆發(fā)(bàofā)在超出5倍太陽(yáng)質(zhì)量的恒星的外殼膨脹成為紅超巨星之后，其核心開(kāi)始被重力壓縮，溫度和密度的上升會(huì)觸發(fā)一系列聚變反應(yīng)。這些聚變反應(yīng)會(huì)生成越來(lái)越重的元素，產(chǎn)生的能量會(huì)暫時(shí)延緩恒星的坍縮。最終，聚變逐步到達(dá)元素周期表的下層，硅開(kāi)始聚合成鐵。在這之前，恒星通過(guò)這些核聚變獲得能量，但是鐵不能通過(guò)聚變釋放能量，相反，鐵聚變需要吸收能量。這會(huì)造成沒(méi)有能量來(lái)對(duì)抗重力，而核心幾乎立刻產(chǎn)生坍縮。精品資料大質(zhì)量(zhìliàng)恒星超新星爆發(fā)(bàofā)精品資料大質(zhì)量(zhìliàng)恒星中子星精品資料大質(zhì)量(zhìliàng)恒星中子星磁星10萬(wàn)英里(yīnglǐ)精品資料大質(zhì)量(zhìliàng)恒星脈沖星精品資料大質(zhì)量(zhìliàng)恒星超新星爆發(fā)(bàofā)精品資料大質(zhì)量(zhìliàng)恒星黑洞(hēidòng)精品資料大質(zhì)量(zhìliàng)恒星黑洞(hēidòng)精品資料?①變星：凡光學(xué)波段亮度有變化(biànhuà)的恒星，不管是由于內(nèi)在的物理原因還是外在的幾何原因，都稱為變星。?②分類：內(nèi)因變星和外因變星?③內(nèi)因變星：脈動(dòng)變星，極早期演化階段的變星，耀星，新星，變星(biànx