罗素的“赫罗图”

20世纪初，罗素与丹麦天文学家E·赫茨普龙各自独立地发现了巨星序与矮星序，并创制了表示恒星光谱型与光度关系的图，后来这类图就以这两位发明者的姓氏命名，称为“赫茨普龙—罗素图”，简称“赫罗图”。此后80多年来，天文学的发展表明，该图是研究恒星演化的重要工具，受到各国学者一致推崇。两颗星互相绕转、互相遮掩而形成的双星，尤其食双星，是罗素一生的研究领域。根据统计，在已发现的恒星当中，双星几乎占去一半。从望远镜里观看双星，可以看到红、蓝两个“太阳”相互交错的奇观。

　　天文学是当之无愧最浪漫的学科。比如，我有一次给小学四年级的学生讲流星雨，谈到自己2007年看流星的事情，一个小学四年级的小女孩马上问我，你许愿了没有？

　　曾经有个师妹，在高考前的一个雪夜，看到漫天繁星，忽然想到，去做个天文台的观测员，一定很浪漫。这个梦想铺垫了她到研究生阶段的天文学学习的道路，直到她成为一个外交官。

　　繁星与明月自然是天文学自发浪漫的要素，但下面这句话可能浪漫得有点流氓：做个好姑娘，吻我！原文是Oh Be A Fine Girl Kiss Me取字母首写，OBAFGKM，这就是哈佛分类，恒星光谱的哈佛分类,简单地说就是给星星分类的一种方法。

　　从1900年开始，到1936年基本结束，通过对几万颗恒星的光谱观测、测定，把天上的恒星分成了这7类，从O到M型恒星，O是蓝色，M是红色，O型星表面温度最高，大概是3－8万K，而M型星只有2千－3千5百K。更具体的知识，不在这里赘述了。哈佛分类沿用至今，它揭开了研究恒星演化的序幕。

　　有了哈佛分类，才有赫罗图，横坐标是OBAFGKM，恒星的光谱型，纵坐标是恒星的光度，简单地说就是它的亮度（一般用它的绝对星等）。

　　再来说说“做好姑娘吻我”的事情。哈佛分类工作的领导者是Annie Jump Cannon，用5架望远镜，带领了近40名女孩子，花了近40年才完成。她们终生未婚。那5架望远镜只剩下了1架，现在在南京大学天文学系（现已扩为南京大学天文与空间科学学院）。

　　1945年的中国，天文台所有的天文望远镜都在抗战中被日本人拆的拆，炸的炸。美国为了帮助中国天文重建，决定送一台。1947年，这台拆卸后包装好的望远镜启航，1950年才到达中国。1952年院系调整，建立当时中国唯一的天文系—南京大学天文学系，这望远镜得以落户南京大学。

　　2002年，当年为这望远镜写欢送稿的sky&telescope编辑，来到南大，见此故物，热泪盈眶。

　　Oh Be A Fine Girl Kiss Me，是天文学专业学生的ABC，现在男女平等，所以这句话有了新演绎：Oh Be A Fine Guy Kiss Me！这句从女孩子嘴里说出的话，比《流星花园》更浪漫。

寻找恒星世界的序列性是一件艰巨的工作。在天体物理学发展起来以后，通过对各种恒星的物理特性进行了广泛的测定，发现它们序列性的条件才开始成熟了。

1911年，丹麦天文学家赫兹伯仑(1873～1967)发现了恒星的光度和温度这两大特性存在着一定的联系。两年以后，美国天文学家罗素独立地作出了同样的发现。

他们把恒星的光度和温度作成一个图。这种图的横坐标是恒星的光谱型，按照O、B、A、F、G、K、M顺序排列，所以横坐标也就是温度的序列，不过把高温放在左边，温度向右边降低。纵坐标是“绝对星等”，前面我们已经提到过，绝对星等就是把恒星放在326光年这一标准距离上的亮度的等级，也就是恒星本身的光度的一种衡量；比如太阳放到这样远的距离上，就只是1颗475等星，而前面提到过的织女星，绝对星等是05等。每颗星的光谱型和绝对星等测定以后，就在图上按相应的横坐标和纵坐标画出一个点。

把各种不同的恒星的坐标点画出以后，他们发现，这些点并不是零乱地分布的，而是有一定的规律性。特别是沿左上方到右下方的对角线上点子多而密集，他们把这叫做主星序，似乎表明，温度高的星光度强，随温度减少光度也减弱。在左下方也有一个比较密集的区域，这些星温度高，呈蓝白色，可是光度很弱，想必它们的体积不大，所以叫做白矮星。在主星序的右侧还有一个比较密集的区域，这些星光度比较大，而温度很低。温度低的物体辐射弱，而这种星的光度却很大，想必它的体积十分大，所以叫做巨星。在巨星的上方是超巨星。

这样一张图反映了恒星特性的一种序列性，是天文学和天体物理学中最重要的图鉴之一，用发现者的名字来称呼，叫做赫兹伯仑-罗素图，简称赫罗图。赫罗图所反映的序列性成为研究恒星演化的最主要的线索。

翻开任何讲述恒星演化的书，你必然会见到这样一张图，这就是赫罗图。可别小看这张简单的图，它的建立可以说是现代天文学发震史上的一个重要的里程碑，它标志着人类对恒星认识的一大飞跃。 让我们先来了解一下赫罗图的来历吧：19 世纪末到20世纪初，有关描述恒星的运动、物理性质的星表资料相继出现了，特别是对恒星光谱进行了分类。l905年丹麦天文学家赫茨普龙在他的论文中指出一般蓝星是亮的，而红星却有亮暗两种。他把亮星称为巨星，暗星称为矮星。191l年在研究了银河系星团后他发表了昴星团和毕星团的颜色——星等图，即最早的赫罗图。l913年美国天文学家罗素也研究了恒星的光谱和光度并画出了一系列表示恒星光度和光谱型之间的关系图，经过对比发现颜色等价于恒星的光谱型或光面温度，也就是说两人独自画的图实际上是一回事。因此称这种图为赫茨普龙——罗索图，简称赫罗图。 图以光谱型为横坐标，即O、B、A、F、 G、K、M，它的下面是光谱型所对应的温度和该温度下恒星的颜色。光度为纵坐标，用绝对星等表示。我们注意到赫罗图最显著的特征是代表恒星的点大都落在图的左上角延伸到图的右下角的狭窄带内，这区域称为“主星序”，里面的星叫主序星。主星序右上方有一个几乎呈水平走向的“巨星序”。图的上部分分散的星称为“超巨星序”。主星序下面是“亚矮星序”。图的最下方是“自矮星序”。巨星序和主星序不相接的中间室区称为“赫氏空区”，那里面的星比较少。 知道了赫罗图所代表的内容。那么怎么通过它得到使我们感兴趣的有关恒星演化的信息呢图上每颗星的位置都是由它的光度和表面温度来决定的、天文学家可以建立所谓的恒星模型通过光度和表面温度而知道恒星的内部结构。随着时间的推移，恒星的内部结构逐渐演变，其结果可以从光度和表面温度的变化上表现出来。光度和表面温度都是可以测量的，因此随着恒星演化的进行，光度和表面温度也在不断地改变，在赫罗图上的位置便会沿着一定路径移动，展现出演化过程。当然我们不可能具体地画出某一颗星的演化过程，因为恒星的演化是十分漫长的，但是没有关系，宇宙中的恒星有着不同的年龄，它们代表着过去、现在和未来，因此赫罗图可以使我们看到恒星演化的整个趋势。 上面提到的恒星模型又是什么意思呢从赫罗图上可以看出来，图上恒星的分布是有规律的，这表明光度和表面温度是存在内在联系的。通过实际观测和理论分析，天文学家认为这些内在的关联是由恒星的年龄、距离、质量和化学成分决定的。那么确定了恒星的某些性质就可以知道恒星的距离，通过表面温度可大致确定其质量范围等就是其很好的应用。 总之，赫罗图的出现使人们对恒星的认识又向前迈了一大步。在赫罗图的基础上新的理论层出不穷，开辟了恒星研究的新天地。如荷兰的天文学家林德布拉德提出银河系恒星的“次系”理论。美国的巴德提出的星族理论，苏联的阿姆巴楚米扬提出的星协理论等等，这些理论都是在赫罗图的基础上发展起来的。

早在1905年和1907年，丹麦天文学家赫茨普龙就曾发表过类似的研究成果，因而从1933年起，“恒星光谱型一光度图”就被称为“赫茨普龙一罗素图”，简称“赫罗图”。赫罗图对恒星的研究有重大意义，它是现代恒星天文学中的重要工具，被认为是“恒星寻宝图”和“恒星生命图”，因而，赫罗图的建立被史评家评价为现代天文学发展史上一块辉煌的里程碑。