天上的星星来源于150亿年前的宇宙大爆炸,由数十亿颗的星系,恒星,行星组成。它们有的能发光,有的不能发光,到了晚上就能看到这些发光的星体了。
宇宙诞生之前,没有时间,没有空间,也没有物质和能量。大约150亿年前,在这四大皆空的“无”中,一个体积无限小的点爆炸了。时空从这一刻开始,物质和能量也由此产生,这就是宇宙创生的大爆炸。
刚刚诞生的宇宙是炽热、致密的,随着宇宙的迅速膨胀,其温度迅速下降。最初的1秒钟过后,宇宙的温度降到约100亿度,这时的宇宙是由质子、中子和电子形成的一锅基本粒子汤。
这些物质的微粒相互吸引、融合,形成越来越大的团块,并逐渐演化成星系、恒星和行星,在个别天体上还出现了生命现象。
扩展资料:
20年代,天文学家埃德温·哈勃注意到,不同距离的星系发出的光,颜色上稍稍有些差别。远星系的光要比近星系红一些,即波长要长一些,这种现象被称为“哈勃红移”。它说明,各星系正以很高的速度彼此飞离。
比如一列火车快速驶远时,它的汽笛声听来会沉闷很多,因为声波相对于我们的频率变低、波长变长了,这就是多普勒效应。把声波换成光,产生的效果就是红移。哈勃对众多星系的光谱进行研究后确认,红移是一种普遍现象,这表明宇宙正在膨胀。
-宇宙星体
-天体
八十八星座带大家来了解鲸鱼座的深空天体,M77(也称为NGC1068)是位于鲸鱼座的棒旋星系。距离47千万光年。1780年发现。星系中心发出强大的射电波。有科学家认为在那里存在着一个巨大的黑洞。继续来了解更多吧!
深空天体M77M77(也称为NGC1068)是位于鲸鱼座的棒旋星系。距离47千万光年。1780年发现。星系中心发出强大的射电波。有科学家认为在那里存在着一个巨大的黑洞。星系中心发出的光近似我们整个银河系的一半,而这个中心区域只有我们太阳系直径的50到100倍。要知道,我们的太阳系在银河中犹如大海中的一粒沙。产生这种现象的原因极可能就是黑洞。从金牛座的V字形的中分线向西南方向延长22°便可遇到鲸鱼座α,再沿同方向延长约7°处可找到一个4等星,鲸鱼座δ。位于鲸鱼座δ以南15′、以东30′的天体就是M77。M77看起来象个暗的圆形云雾斑点。M77是一个在可见光的波段上被尘埃遮蔽掉活跃星系核(AGN)的活跃星系,在分类上是塞佛特2星系。被遮蔽的分子盘和热电浆的直径首先被VLBA和VLA测量出来,环绕着核心的热尘土随后也被VLTI的中红外线干涉仪(MIDI,Mid-IRInterferometricinstrument)测量出来。M77星系中心发出强大的射电波。有科学家认为在那里存在着一个巨大的黑洞。
种类:螺旋星系所属:鲸鱼座赤经(h:m):02:427赤纬(deg:m):-00:01离地球距离:60000千光年视星等:89NGC编号:1068分类号:P1577DOI:cnki:ISSN:0493-228501998-06-008NGC1055NGC1055是位于鲸鱼座的一个星系。它赤经为2h418m,赤纬为0°26′,大小76′。
重要主星UV星鲸鱼座UV星(Luyten726-8、UVCeti)是距离太阳最近的恒星之一,也是鲸鱼座中距离太阳最近的恒星。虽然鲸鱼座UV星不是被发现的第一颗耀星,不过却是这种类型的恒星中相当突出的一个范例,事实上耀星有时会被称为鲸鱼座UV星变星。它的亮度被发生极端的改变,例如在1952年,鲸鱼座UV星仅在20秒之内亮度就增加了75倍。鲸鱼座UV星也是一颗M60e型的红矮星。
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恒星
恒星由炽热气体组成的,能自己发光的球状或类球状天体。离地球最近的恒星是太阳。目前太阳系内有12颗行星,分别是:水星、金星、地球、火星、谷神星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星(由于新定义的出现,冥王星终于被踢出行星的行列)、原先被认为是冥王星卫星的“卡戎”和一颗暂时编号为“2003UB313”(齐娜)的天体。其次是半人马座比邻星,它发出的光到达地球需要422年,晴朗无月的夜晚,在一定的地点一般人用肉眼大约可以看到 3000多颗恒星。借助于望远镜,则可以看到几十万乃至几百万颗以上。估计银河系中的恒星大约有一、二千亿颗。恒星并非不动,只是因为离开我们实在太远,不借助于特殊工具和方法,很难发现它们在天上的位置变化,因此古代人把它们认为是固定不动的星体,叫作恒星。
恒星也有自己的生命史,它们从诞生、成长到衰老,最终走向死亡。它们大小不同,色彩各异,演化的历程也不尽相同。恒星与生命的联系不仅表现在它提供了光和热。实际上构成行星和生命物质的重原子就是在某些恒星生命结束时发生的爆发过程中创造出来的。
距离
测定恒星距离最基本的方法是三角视差法,先测得地球轨道半长径在恒星处的张角(叫作周年视差),再经过简单的运算,即可求出恒星的距离。这是测定距离最直接的方法。但对大多数恒星说来,这个张角太小,无法测准。所以测定恒星距离常使用一些间接的方法,如分光视差法、星团视差法、统计视差法以及由造父变星的周光关系确定视差,等等(见天体的距离)。这些间接的方法都是以三角视差法为基础的。
星等
恒星的亮度常用星等来表示。恒星越亮,星等越小。在地球上测出的星等叫视星等;归算到离地球10秒差距处的星等叫绝对星等。使用对不同波段敏感的检测元件所测得的同一恒星的星等,一般是不相等的。目前最通用的星等系统之一是U(紫外)B(蓝)、V(黄)三色系统(见测光系统'" class=link>测光系统);B和V分别接近照相星等和目视星等。二者之差就是常用的色指数。太阳的V=-2674等,绝对目视星等M=+483等,色指数B-V=063,U-B=012。由色指数可以确定色温度。
温度
恒星表面的温度一般用有效温度来表示,它等于有相同直径、相同总辐射的绝对黑体的温度。恒星的光谱能量分布与有效温度有关,由此可以定出O、B、A、F、G、K、M等光谱型(也可以叫作温度型)温度相同的恒星,体积越大,总辐射流量(即光度)越大,绝对星等越小。恒星的光度级可以分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ,依次称为超巨星、亮巨星、巨星、亚巨星、主序星(或矮星)、亚矮星、白矮星。太阳的光谱型为G2V,颜色偏黄,有效温度约5,770K。A0V型星的色指数平均为零,温度约10,000K。恒星的表面有效温度由早O型的几万度到晚M型的几千度,差别很大。
大小
恒星的真直径可以根据恒星的视直径(角直径)和距离计算出来。常用的干涉仪或月掩星方法可以测出小到0001的恒星的角直径,更小的恒星不容易测准,加上测量距离的误差,所以恒星的真直径可靠的不多。根据食双星兼分光双星的轨道资料,也可得出某些恒星直径。对有些恒星,也可根据绝对星等和有效温度来推算其真直径。用各种方法求出的不同恒星的直径,有的小到几公里量级,有的大到10公里以上。
质量
只有特殊的双星系统才能测出质量来,一般恒星的质量只能根据质光关系等方法进行估算。已测出的恒星质量大约介于太阳质量的百分之几到120倍之间,但大多数恒星的质量在01~10个太阳质量之间恒星的密度可以根据直径和质量求出,密度的量级大约介于10克/厘米(红超巨星)到 10~10克/厘米(中子星)之间。
恒星表面的大气压和电子压可通过光谱分析来确定。元素的中性与电离谱线的强度比,不仅同温度和元素的丰度有关,也同电子压力密切相关。电子压与气体压之间存在着固定的关系,二者都取决于恒星表面的重力加速度,因而同恒星的光度也有密切的关系(见恒星大气理论)。
根据恒星光谱中谱线的塞曼分裂(见塞曼效应)或一定波段内连续谱的圆偏振情况,可以测定恒星的磁场。太阳表面的普遍磁场很弱,仅约1~2高斯,有些恒星的磁场则很强,能达数万高斯。白矮星和中子星具有更强的磁场。
化学组成
与在地面实验室进行光谱分析一样,我们对恒星的光谱也可以进行分析,借以确定恒星大气中形成各种谱线的元素的含量,当然情况要比地面上一般光谱分析复杂得多。多年来的实测结果表明,正常恒星大气的化学组成与太阳大气差不多。按质量计算,氢最多,氦次之,其余按含量依次大致是氧、碳、氮、氖、硅、镁、铁、硫等。但也有一部分恒星大气的化学组成与太阳大气不同,例如沃尔夫-拉叶星,就有含碳丰富和含氮丰富之分(即有碳序和氮序之分)在金属线星和A型特殊星中,若干金属元素和超铀元素的谱线显得特别强。但是,这能否归结为某些元素含量较多,还是一个问题。
理论分析表明,在演化过程中,恒星内部的化学组成会随着热核反应过程的改变而逐渐改变,重元素的含量会越来越多,然而恒星大气中的化学组成一般却是变化较小的。
物理特性的变化
观测发现,有些恒星的光度、光谱和磁场等物理特性都随时间的推移发生周期的、半规则的或无规则的变化。这种恒星叫作变星。变星分为两大类:一类是由于几个天体间的几何位置发生变化或恒星自身的几何形状特殊等原因而造成的几何变星;一类是由于恒星自身内部的物理过程而造成的物理变星。
几何变星中,最为人们熟悉的是两个恒星互相绕转(有时还有气环或气盘参与)因而发生变光现象的食变星(即食双星)。根据光强度随时间改变的“光变曲线”,可将它们分为大陵五型、天琴座β(渐台二)型和大熊座W型三种几何变星中还包括椭球变星(因自身为椭球形,亮度的变化是由于自转时观测者所见发光面积的变化而造成的)、星云变星(位于星云之中或之后的一些恒星,因星云移动,吸光率改变而形成亮度变化)等。可用倾斜转子模型解释的磁变星,也应归入几何变星之列。
物理变星,按变光的物理机制,主要分为脉动变星和爆发变星两类。脉动变星的变光原因是:恒星在经过漫长的主星序阶段以后(见赫罗图),自身的大气层发生周期性的或非周期性的膨胀和收缩,从而引起脉动性的光度变化。理论计算表明脉动周期与恒星密度的平方根成反比。因此那些重复周期为几百乃至几千天的晚型不规则变星、半规则变星和长周期变星都是体积巨大而密度很小的晚型巨星或超巨星周期约在1~50天之间的经典造父变星和周期约在,005~15天之间的天琴座RR型变星(又叫星团变星),是两种最重要的脉动变星。观测表明,前者的绝对星等随周期增长而变小(这是与密度和周期的关系相适应的),因而可以通过精确测定它们的变光周期来推求它们自身以及它们所在的恒星集团的距离,所以造父变星又有宇宙中的“灯塔”或“量天尺”之称。天琴座RR型变星也有量天尺的作用。
还有一些周期短于03天的脉动变星 (包括'" class=link>盾牌座型变星、船帆座AI型变星和型变星'" class=link>仙王座型变星等),它们的大气分成若干层,各层都以不同的周期和形式进行脉动,因而,其光度变化规律是几种周期变化的迭合,光变曲线的形状变化很大,光变同视向速度曲线的关系也有差异。盾牌座δ型变星和船帆座AI型变星可能是质量较小、密度较大的恒星,仙王座β型变星属于高温巨星或亚巨星一类。
爆发变星按爆发规模可分为超新星、新星、矮新星、类新星和耀星等几类。超新星的亮度会在很短期间内增大数亿倍,然后在数月到一、二年内变得非常暗弱。目前多数人认为这是恒星演化到晚期的现象。超新星的外部壳层以每秒钟数千乃至上万公里的速度向外膨胀,形成一个逐渐扩大而稀薄的星云;内部则因极度压缩而形成密度非常大的中子星之类的天体。最著名的银河超新星是中国宋代(公元1054年)在金牛座发现的“天关客星”。现在可在该处看到著名的蟹状星云,其中心有一颗周期约33毫秒的脉冲星。一般认为,脉冲星就是快速自转的中子星。
新星在可见光波段的光度在几天内会突然增强大约9个星等或更多,然后在若干年内逐渐恢复原状。1975年8 月在天鹅座发现的新星是迄今已知的光变幅度最大的一颗。光谱观测表明,新星的气壳以每秒500~2,000公里的速度向外膨胀。一般认为,新星爆发只是壳层的爆发,质量损失仅占总质量的千分之一左右,因此不足以使恒星发生质变。有些爆发变星会再次作相当规模的爆发,称为再发新星。
矮新星和类新星变星的光度变化情况与新星类似,但变幅仅为2~6个星等,发亮周期也短得多。它们多是双星中的子星之一,因而不少人的看法倾向于,这一类变星的爆发是由双星中某种物质的吸积过程引起的。
耀星是一些光度在数秒到数分钟间突然增亮而又很快回复原状的一些很不规则的快变星。它们被认为是一些低温的主序前星。
还有一种北冕座 R型变星,它们的光度与新星相反,会很快地突然变暗几个星等,然后慢慢上升到原来的亮度。观测表明,它们是一些含碳量丰富的恒星。大气中的碳尘埃粒子突然大量增加,致使它们的光度突然变暗,因而也有人把它们叫作碳爆变星。
随着观测技术的发展和观测波段的扩大,还发现了射电波段有变化的射电变星和X射线辐射流量变化的X射线变星等。
恒星结构
根据实际观测和光谱分析,我们可以了解恒星大气的基本结构。一般认为在一部分恒星中,最外层有一个类似日冕状的高温低密度星冕。它常常与星风有关。有的恒星已在星冕内发现有产生某些发射线的色球层,其内层大气吸收更内层高温气体的连续辐射而形成吸收线。人们有时把这层大气叫作反变层,而把发射连续谱的高温层叫作光球。其实,形成恒星光辐射的过程说明,光球这一层相当厚,其中各个分层均有发射和吸收。光球与反变层不能截然分开。太阳型恒星的光球内,有一个平均约十分之一半径或更厚的对流层。在上主星序恒星和下主星序恒星的内部,对流层的位置很不相同。能量传输在光球层内以辐射为主,在对流层内则以对流为主。
对于光球和对流层,我们常常利用根据实际测得的物理特性和化学组成建立起来的模型进行较详细的研究。我们可以从流体静力学平衡和热力学平衡的基本假设出发,建立起若干关系式,用以求解星体不同区域的压力、温度、密度、不透明度、产能率和化学组成等。在恒星的中心,温度可以高达数百万度乃至数亿度,具体情况视恒星的基本参量和演化阶段而定。在那里,进行着不同的产能反应。一般认为恒星是由星云凝缩而成,主星序以前的恒星因温度不够高,不能发生热核反应,只能靠引力收缩来产能。进入主星序之后,中心温度高达700万度以上,开始发生氢聚变成氦的热核反应。这个过程很长,是恒星生命中最长的阶段。氢燃烧完毕后,恒星内部收缩,外部膨胀,演变成表面温度低而体积庞大的红巨星,并有可能发生脉动。那些内部温度上升到近亿度的恒星,开始发生氦碳循环。在这些演化过程中,恒星的温度和光度按一定规律变化,从而在赫罗图上形成一定的径迹。最后,一部分恒星发生超新星爆炸,气壳飞走,核心压缩成中子星一类的致密星而趋于“死亡”(见恒星的形成和演化)。
恒星的演化
当星际物质凝聚成恒星后,恒星的演化就决定于其内部的核反应过程,在稳定状态下,恒星向内的万有引力和向外的运动压力及辐射压达到平衡。但在某些情况下,这个平衡条件会受到破坏,在不同演化阶段的恒星有不同的观测表现。
恒星的演化过程
1恒星的形成
在宇宙发展到一定时期,宇宙中充满均匀的中性原子气体云,大体积气体云由于自身引力而不稳定造成塌缩。这样恒星便进入形成阶段。在塌缩开始阶段,气体云内部压力很微小,物质在自引力作用下加速向中心坠落。当物质的线度收缩了几个数量级后,情况就不同了,一方面,气体的密度有了剧烈的增加,另一方面,由于失去的引力位能部分的转化成热能,气体温度也有了很大的增加,气体的压力正比于它的密度与温度的乘积,因而在塌缩过程中,压力增长更快,这样,在气体内部很快形成一个足以与自引力相抗衡的压力场,这压力场最后制止引力塌缩,从而建立起一个新的力学平衡位形,称之为星坏。
星坯的力学平衡是靠内部压力梯度与自引力相抗衡造成的,而压力梯度的存在却依赖于内部温度的不均匀性(即星坯中心的温度要高于外围的温度),因此在热学上,这是一个不平衡的系统,热量将从中心逐渐地向外流出。这一热学上趋向平衡的自然倾向对力学起着削弱的作用。于是星坯必须缓慢的收缩,以其引力位能的降低来升高温度,从而来恢复力学平衡;同时也是以引力位能的降低,来提供星坯辐射所需的能量。这就是星坯演化的主要物理机制。
下面我们利用经典引力理论大致的讨论这一过程。考虑密度为 ρ、温度为T、半径为r的球状气云系统,气体热运动能量:
ET= RT= T (1)
将气体看成单原子理想气体,μ为摩尔质量,R为气体普适常数
为了得到气云球的的引力能Eg,想象经球的质量一点点移到无穷远,将球全部移走场力作的功就等于-Eg。当球质量为m,半径为r时,从表面移走dm过程中场力做功:
dW=- =-G( )1/3m2/3dm (2)
所以:
-Eg=- ( )1/3m2/3dm= G( M5/3
于是:
Eg=- (2),
气体云的总能量:
E=ET+EG (3)
热运动使气体分布均匀,引力使气体集中。现在两者共同作用。当E>0时热运动为主,气云是稳定的,小的扰动不会影响气云平衡;当E<0时,引力为主,小的密度扰动产生对均匀的偏离,密度大处引力增大,使偏离加强而破坏平衡,气体开始塌缩。由E≤0得到产生收缩的临界半径 :
(4)
相应的气体云的临界质量为:
(5)
原始气云密度小,临界质量很大。所以很少有恒星单独产生,大部分是一群恒星一起产生成为星团。球形星团可以包含105→107个恒星,可以认为是同时产生的。
我们已知:太阳质量:MΘ=2×1033,半径R=7×1010,我们带入(2)可得出太阳收缩到今天这个状态以释放的引力能
太阳的总光度L=4×1033ergs-1如果这个辐射光度靠引力为能源来维持,那么持续的时间是:
很多证明表明,太阳稳定的保持着今天的状态已有5×109年了,因此,星坯阶段只能是太阳形成像今天这样的稳定状态之前的一个短暂过渡阶段。这样提出新问题,星坯引力收缩是如何停止的?此后太阳辐射又是以什么为能源?
2.2主序星阶段在收缩过程中密度增加,我们知道ρ∝r-3,由式(4),rc∝r3/2,所以rc比 r减小的更快,收缩气云的一部分又达到新条件下的临界,小扰动可以造成新的局部塌缩。如此下去在一定的条件下,大块气云收缩为一个凝聚体成为原恒星,原恒星吸附周围气云后继续收缩,表面温度不变,中心温度不断升高,引起温度、密度和气体成分的各种核反应。产生热能使气温升的极高,气体压力抵抗引力使原恒星稳定下来成为恒星,恒星的演化是从主序星开始的。
恒星的成份大部分是H和He,当温度达到104K以上,即粒子的平均热动能达1eV以上,氢原子通过热碰撞就充分的电离了(氢的电离能是136eV),在温度进一步升高后,等离子气体中氢核与氢核的碰撞就可能引起核反应。对纯氢的高温气体,最有效的核反应系列是所谓的P-P链:
其中主要是2D(p,γ)3He反应。D含量只有氢的10-4左右,很快就燃完了。如果开始时D比3He含量多,则反应生成的3H可能就是恒星早期3He的主要来源,由于对流到达恒星表面的这种3He,有可能还保留到现在。
Li,Be,B等轻核和D一样结合能很低,含量只是H 的2×10-9K左右,当中心温度超过3×106K就开始燃烧,引起(p,α)和(p,α)反应,很快成为3He和4He。 中心温度达到107K,密度达到 105kg/m3左右时,产生的氢转化为He的41H→4He过程。这主要是p-p和CNO循环。同时含有1H和4He是发生p-p链反应,有以下三个分支组成:
p-p1(只有1H) p-p2(同时有1H、4He) p-p3
或假设1H 和4He的重量比相等。随温度升高,反应从p-p1逐渐过渡到p-p3,而当T>15×107K时,恒星中燃烧H的过程就可过渡到以CNO循环为主了。
当恒星内混杂有重元素C和N时,他们能作为触媒使1H变为4He,这就是CNO循环,CNO循环有两个分支:
或
总反应率取决于最慢的14N(p,γ)15O、15N的(p,α)和(p,γ)反应分支比约为2500:1。这个比值几乎与温度无关,所以在2500次CNO循环中有一次是CNO-2。
在p-p链和CNO循环过程中,净效果是H燃烧生成He:
在释放出的267MeV能量中,大部分消耗给恒星加热和发光,成为恒星的主要来源。
前面我们提到恒星的演化是从主星序开始的,那么什么是主星序呢?等H稳定地燃烧为He时,恒星就成了主序星。人们发现有百分之八十至九十的恒星都是主序星,他们共同特征是核心区都有氢正在燃烧,他们的光度、半径和表面温度都有所不同,后来证明:主序星的定量上差别主要是质量不同,其次是他们的年龄和化学成份,太阳这段历程约千万年。
观察到的主序星的最小质量大约为01M⊙ 。模型计算表明,当质量小于008M⊙时,星体的收缩将达不到氢的点火温度,从而形不成主序星,这说明对于主序星它有一个质量下限。观察到的主序星的最大质量大约是几十个太阳质量。理论上讲,质量太大的恒星辐射很强,内部的能量过程很剧烈,因此结构也越不稳定。但是理论上没有一个质量的绝对上限。
当对某一星团作统计分析时,人们却发现主序星有一个上限,这说明什么?我们知道,主序星的光度是质量的函数,这函数可分段的用幂式表示
L∝Mν
其中υ不是一个常数,它的值大概在35到45之间。M大反映主序星中可供燃烧的质量多,而L大反映燃烧的快,因此主序星的寿命可近似用M与L的商标来标志:
T∝M-(ν-1)
即主序星寿命随质量增大而按幂律减小,如果整个星团已存在的年龄为T,那就可以由T与M的关系式求出一个截止质量MT。质量大于MT的主序星已结束核心的H燃烧阶段而不是主序星了,这就是观察到由大量同年龄星组成的星团有上限的原因。
现在我们就讨论观测到的恒星中大部分是主序星的原因,表1根据一25M⊙的恒燃烧阶段 点火温度(K) 中心温度(gcm-3) 持续时间(yr)
H 4×107 4 7×106
He 2×108 6×102 5×105
C 7×108 6×105 5×102
Ne 15×109 4×106 1
O 2×109 1×107 5×10-2
Si 35×109 1×108 3×10-3
燃烧阶段的总寿命 75×106
星演化模型,列出了各种元素的点火温度及燃烧所持续的时间。从表上看出,原子序数大的和有更高的点火温度,Z大的核不仅难于点火,点火后燃烧也更剧烈,因此燃烧持续的的时间也就更短。这颗25M⊙的 表1 25M⊙恒星演化模型,模型星的燃烧阶段的总寿命为75×106年,而其中百分之九十以上的时间是氢燃烧阶段,即主星序阶段。从统计角度讲,这表明找到一颗处于主星序阶段的恒星几率要大。这正是观察到的恒星大多数为主序星的基本原因。
2.3主序后的演化由于恒星形成是它的主要成份是氢,而氢的点火温度又比其他元素都低,所以恒星演化的第一阶段总是氢的燃烧阶段,即主序阶段。在主序阶段,恒星内部维持着稳衡的压力分布和表面温度分布,所以在整个漫长的阶段,它的光度和表面温度都只有很小的变化 。下面我们讨论,当星核区的氢燃烧完毕后,恒星有将怎么进一步演化?
恒星在燃烧尽星核区的氢之后,就熄火,这时核心区主要是氢,他是燃烧的产物外围区的物质主要是未经燃烧的氢,核心熄火后恒星失去了辐射的能源,它便要引力收缩是一个起关键作用的因素。一个核燃烧阶段的结束,表明恒星内各处温度都已低于在该处引起点火所需要的温度,引力收缩将使恒星内各处的温度升高,这实际上是寻找下一次核点火所需要的温度,引力收缩将使恒星内各处的温度全面的升高,主序后的引力收缩首先点着的不是核心区的氦(它的点火温度高的太多),而是核心与外围之间的氢壳,氢壳点火后,核心区处于高温状态,而仍没核能源,他将继续收缩。这时,由于核心区释放的引力位能和燃烧中的氢所释放的核能,都需要通过外围不燃烧的氢层必须剧烈地膨胀,即让介质辐射变得更透明。而氢层膨胀又使恒星的表面温度降低了,所以这是一个光度增加、半径增加、而表面变冷的过程,这个过程是恒星从主星序向红巨星过渡,过程进行到一定程度,氢区中心的温度将达到氢点火的温度,于是又过渡到一个新阶段--氦燃烧阶段。
在恒星中心发生氦点火前,引力收缩以使它的密度达到了103gcm-3的量级,这时气体的压力对温度的依赖很弱,那么核反应释放的能量将使温度升高,而温度升高反过来又加剧核反应速率,于是一旦点火,很快就会燃烧的十分剧烈,以至于爆炸,这种方式的点火称为"闪quot;,因此在现象上会看到恒星光度突然上升到很大,后来又降的很低。
另一方面,当引力收缩时它的密度达不到103gcm-3量级,此时气体的压力正比与温度,点火温度升高导致压力升高,核燃烧区就会有所膨胀,而膨胀导致温度降低,因此燃烧就能稳定的进行,所以这两种点火情况对演化进程的影响是不同的。
恒星在发生"氦闪光"之后又怎么演变呢?闪光使大量能量的释放很可能把恒星外层的氢气都吹走,剩下的是氦的核心区。氦核心区因膨胀而减小了密度,以后氦就有可能在其中正常的燃烧了。氦燃烧的产物是碳,在氦熄火后恒星将有一个碳核心区氦外壳,由于剩下的质量太小引力收缩已不能达到碳的点火温度,于是他就结束了以氦燃烧的演化,而走向热死亡。
由于引力塌缩与质量有关,所以质量不同的恒星在演化上是有差别的。
M<008M⊙的恒星:氢不能点火,它将没有氦燃烧阶段而直接走向死亡。
008<M<035M⊙的恒星:氢能点火,氢熄火后,氢核心区将达不到点火温度,从而结束核燃烧阶段。
035<M<225M⊙的恒星:它的主要特征是氦会点火而出现"氦闪光"。
225<M<4M⊙ 的恒星:氢熄火后氢能正常地燃烧,但熄火后,碳将达不到点火温度。这里的反应有:
在He反应初期,温度达到108K量级时,CNO循环产生的13C,17O能和4He发生新的(α,n)反应,形成16O和20Ne,在He反应进行了很长时间后,20Ne(p,γ) 21Na(β+,ν) 21Na中的21Na以及14N吸收两个4He形成的22Ne能发生(α,n)反应形成24Mg和25Mg等,这些反应作为能源并不重要,但发出的中子可进一步发生中子核反应。
4<M<8→10M⊙的恒星,这是一个情况不清楚的范围,或许碳不能点火,或许出现"碳闪光",或许能正常地燃烧,因为这是最后的中心温度已较高,一些较敏感的因素,如:中微子的能量损失把情况弄得模糊了。
He反应结束后,当中心温度达到109K时,开始发生C,O,Ne 燃烧反应,这主要是C-C反应,O-O反应,以及20Ne的γ,α反应:
8→10M⊙<M的恒星:氢、氦、碳、氧、氖、硅都能逐级正常燃烧。最后在中心形成一个不能在释放能量的核心区,核心区外面是各种能燃烧而未烧尽的氢元素壳层。核燃烧阶段结束时,整个恒星呈现由内至外分层(Fe,Si,Mg,Ne,O,C,He,H)结构。
2.4恒星的终局
现在我们已经知道,对质量小于8→10M⊙的恒星,它会因不能到达下一级和点火温度而结束它的核燃烧阶段;对于质量更大的恒星,它将在核心区耗尽燃料之后结束它的核燃烧阶段,在这以后,恒星的最终归宿是什么
一旦停止了核燃烧,恒星必定要发生引力收缩,这是因为恒星内部维持力学平衡的压力是与它的温度相联系的。因此,如果恒星在一quot;最终"的平衡位形,它必须是一个"冷的"平衡位形,即它的压力与它的温度无关。
主序星核心H耗尽后,离开主序是阶段开始了它最后的历程。结局主要取决于质量。对于质量很小的星体由于质量小,物体内部的自引力并不重要,固体内部的平衡是正负离子间的净库仑引力于电子间的压力来达到平衡的。
当星体质量在大些,直到自引力不可忽略时,这时自引力加大了内部的密度和压力,压力的加大是物质发生压力电离,从而逐渐是固体的电约束瓦解,而过渡为等离子气体。加大质量,即加大密度,此时压力于温度无关,从而达到一种"冷的"平衡位形,等离子体内电子的动能一大足以在物质内部引起β衰变:
这里p是原子核中的质子,这样的反应大致在密度达到108 gcm-3的时候,它将逐渐地是负离子体中的原子核变为富中子核,原子核中出现过多的中子,导致核结构松散,当密度超过4×1011gcm-3是中子开始从原子核中分力出来,成为自由中子,自引力于中子间压力达到平衡。如果当质量变大使中子气体间压力已不能抵御物质自引力,而形成黑洞,但由于大多数恒星演化后阶段使得质量小于它的初始质量,例如恒星风,"氦闪光",超新星爆发等,它们会是恒星丢失一个很大的百分比质量,因此,恒星的终局并不是可以凭它的初始质量来判断的,它实际上取决于演化的进程。那么我们可以得出这样的结论。8→10M⊙以下的恒星最终间抛掉它的一部分或大部分质量而变成一个白矮星。8→10M⊙以上的恒星最终将通过星核的引力塌缩而变成中子星或黑洞。
3.结尾
现在观测到的恒星质量范围为01→60M⊙质量小于008M⊙的天体不能达到点火温度。因此,不发光,不能成为恒星。质量大于60M⊙的天体中心温度过高而不稳定,至今尚未发现。
通过讨论我们大体可以了解到恒星的演化进程,主要经历:气体云→塌缩阶段→主序星阶段→主序后阶段→终局阶段。这对我们进一步了解恒星的演化有很重要的意义。
Caelum (Cae) 雕具座
南天的小星座。
CAI 钙铝富涵物
一些陨石内,富含有钙和铝的夹杂物,可能是很古老的物质。
calendar year 历法,年
现在使用历法的一年,平均为 3652425 天。
California Nebula 加利福尼亚星云
英仙座内的一个发射星云,又称为 IC 1499。
Callisto 木卫四
木星的第四颗卫星,也是伽利略卫星中最暗的一颗。木卫四是木星的第二颗卫星,直径 4900 公里,和水星的大小相当。
Caloris Basin, Caloris Planitia 卡洛里盆地,卡洛里平原
水星明亮半球上的一个大型圆状构造物,直径近 1300 公里,可能是由小行星撞击所遗留下来的陨石坑。
Camelopardalis (Cam) 鹿豹座
北天的星座,位在仙后座和大熊座之间,座内都是比 4 星等暗的恒星。
Cambrian period 寒武纪时期
距离现在六亿到五亿年之间的地质年代,在这期间,地球上的生命变得多样化和复杂化,来自寒武纪的岩石含有很容易辨认的化石。
canals 火星运河
意大利天文学家 Schiaparelli 观测到火星表面有模糊线条,他并把这些线条命名为「运河」,现在认为这些运河实际是地质的特征。
Cancer (Cnc) 巨蟹座
北天大熊座附近的星座,座内有疏散星团 鬼星团 (M44, the Beehive)。
Canis Major (CMa) 大犬座
南天的一个明亮星座,介于船尾座和猎户座之间,英文俗称为 the Great Dog。座中的天狼星 (Sirius) 天的最亮星,附近有一个很显眼的疏散星团 M41。
Canis Minor (CMi) 小犬座
北天的小星座,位于猎户座的东边,英文俗称为 the Little Dog。座中最亮星是南河三 (Procyon) 。
Canopus 老人星
船底座α星,全空第二亮星,又称为 Suhel,星等 - 09,是颗**超巨星。老人星就是我国神话中的南极仙翁。
Capella 五车二
御夫座α星,又称为 Alhajoth,星等 008,是颗**巨星。
Caph, Beta Cassiopelae 王良一
仙后座β星,是颗星等 24的白色恒星。
Capricorn, Capricomus (Cap) 摩羯座
黄道星座之一,位于猎户座的东边,英文俗称为 Sea Goat。
capture hypothesis 捕获假说
一种月球形成理论。这理论认为月球形成于太阳系其它地方,在行经地球附近时被地球补获成为地球的卫星。
carbonaceous chondrites 碳粒陨石
含有球粒和挥发性物质的石陨石,可能是太阳云气中改变最少的遗留物。
carbon detonation 碳引爆
一些巨星中爆炸性的碳融合,可能是某些恒星发生超新星爆炸的原因。
carbon stars, c star 碳星,C型星
一种稀有的低温红巨星,它的表面成分中碳比氧多。碳星在银河系有少见,但在麦哲伦星云中相当普遍。
carbon-nitrogen-oxygen ( CNO ) cycle 碳氮氧循环
在大质量恒星核心氢融合的主要过程,靠碳氮氧作为不同融合阶段的融合催化剂,使氢融合成氦。
Carina (Car) 船底座
南天的星座,是古南船座的一部份,俗称为 the Keel,座内的最亮星是老人星 (Canopus)。
Cassegrain telescope 卡塞格林式望远镜
一种反射式望远镜,它的次级反射镜把主镜聚集的星光,反射通过主镜中心的洞到镜筒的后方。
Cassini's Division 卡西尼环缝
土星环系中,最外的A环和B环间的巨大缝隙。
Cassiopeia (Cas) 仙后座
显著的北天星座,以星座中五颗形成 W 而著称,英文俗称为 the Queen。
Cassiopeia A 仙后座A
仙后座内的强大无线电波源,可能是超新星的遗迹。
Caster 北河二
双子座α星,星等 16,三合星系统的一部份。
Cataclysmic variables 激变变星
一种爆发性的恒星,或称为 CV型变星,指新星、超新星、耀星和其它正在爆发的恒星。
celestial equator 天球赤道
地球赤道往外扩张和天球反交成的假想圆圈。
celestial sphere 天球
以地球球心为中心,且具有很大半径的假想圆球。想象中,所有天体都附着在天球上。
Centaurus (Cen) 半人马座
南天明亮的大星座,最亮星α为南门二,是个三合星系统,其中的毗邻星 (Proxima Centauri) 是太阳最近的邻居。
Centaurus A 半人马座A
一个强大的无电线波星系,又名为 NGC 5128。
Centaurus X-3 半人马座 X-3
自由号 (Uhuru) 探测船在 1971 年发现的X射线辐射源。
center of mass 质量中心
单个或多个物体的平衡点。
Cepheid, Cepheid variables, Cepheid variable stars 造父变星
一种位在不稳定带的恒星,是恒星演化的一个阶段。恒星进行周期性的胀缩,使得它的亮度也发生周期性的变化。恒星变光周期和它的发光能力成比,所以量测造父变星的变光周期,就可以得到恒星的绝对星等。再经由距离模数数 mv - Mv=5 log d - 5,就可以得出恒星以秒差距为单位的距离 (d),所以造父变星是很重要的距离指针。
Cepheus (Cep) 仙王座
北天的星座,位在仙后座旁边,英文俗称为 the King。
Ceres 谷神星
第一颗被发现的小行星。
Cetus (Cet) 鲸鱼座
猎户座附近的小星座,英文俗称为 the Whale。
Chamaeleon (Cha) 蝘蜓座
南天的小星座。
Chandrasekhar limit 钱卓拉极限
白矮星的质量上限,约为 14 太阳质量,质量超过此极限的白矮星,无法抵抗重力的挤压,将进一步塌缩。
Charon 冥卫一
冥王星的卫星,发现于1978年6月。
charge-coupled device ( CCD ) 电荷耦合组件
代替照像底像用来记录影像的电子组件,CCD像素所含的电量和入射到这像素的光强度成正比。CCD记录光的效率约是 70%,远高于传统底片的 2%,所以可以大幅缩短天文观测的时间。
chemical evolution 化学演变
导致原始地球出现复杂化学分子的化学过程。
chondrite 球粒陨石
含有球粒外形的石陨石。
chondrules 球粒
一些石陨石表面玻璃质的球形颗粒,可能是熔融的硅化物急速冷却所形成的。
chromatic aberration 色差
折射式望远镜的一种缺陷,起因于玻璃对不同波长的光聚焦程度不同。所以不同波长光,聚焦成像的位置略有不同,使得影像镶有彩色的边线。
chromosphere 色球层
太阳的大气层之一,位在光球层的上方,含氢发射线,而 Hα (波长)是色球层带粉红色的主因。
circular velocity 圆周速度,环绕速度
要维持圆形轨道所必需有的速度。
circumpolar constellation 拱极星座
天极附近的星座,这些星座在视觉上都像是绕着天极运行,在高纬度区,这些星座都不没入 (或都不升出) 地平面。
closed orbit 封闭轨道
圆形或椭圆形的轨道,请参考 (open orbit )。
closed universe 封闭宇宙
一种宇宙模型,这模型认为宇宙的平均密度足以终金止星系膨胀,使宇宙进行收缩到大压缩 (Big Crunch) 阶段。
cluster method 星团方法
根据星系在星系团的运动,来定出星系质量的方法。
CNO cycle, carbon-nitrogen-oxygen cycle 碳氮氧循环
在大质量恒星核心氢融合的主要过程,靠碳氮氧作为不同融合阶段的融合催化剂,使氢融合成氦。
co-accretion hypothesis 共同吸积假说
认为地球和月球同时生成的学说。
cocoon 茧
原恒星周围的云气和尘埃云,使得我们无法在可见光波段看到原恒星。
collisional broadening 碰撞致宽,碰撞加宽
由于发光气体或吸收气体中原子的相互碰撞,使得发射谱线或吸收谱线变宽。
color index 色指数
量测恒星颜色的数值标示。
coma 彗发
彗核周围由气体和尘埃所形成的明亮球状云气。
comet 彗星
一种绕行太阳冰和尘埃的混合物 (脏雪球),在太阳附近时会形成离子尾、尘埃尾和明亮的彗发。
compact object 致密星体
恒星演化末期的产物,体积非常小而质量和太阳相当的天体,如白矮星、中子星和黑洞。
comparative planetology 比较行星学
经由比较行星间特质的差异性来研究行星的学门。
comparison spectrum 比较光谱
在实验室制造出来的元素光谱,用来比对天文观测上所量测到的光谱。
condensation 凝聚
经由吸附周围气体原子,以增大物质颗粒的过程。
condensation sequence 凝聚顺序
太阳星云塌缩形成太阳系,温度由内向外递减,不同的物质依序在不同的温度区域凝聚。
conic sections 圆锥曲线,圆锥截线
切割圆椎体可能产生的曲线,共有圆 (circle)、椭圆 (ellipse)、双曲线 (hyperbola) 和 抛物线 (parabola)等。 太阳系内的天体在太阳重力的作用下,天体轨道的可能形状就是圆椎曲线,其中只有圆和椭圆是封闭轨道。
constellation 星座
用以区分和对天区命的方法之一,大多根据座内恒星群的视察形状加以命名。星座命名根据为神话人物或神祇、动物或工具。星座内的恒星或天体通常并无任何关联,只是恰好从地球看过去在同一方向而已。
continuity of energy law 能量连续定律
用以计算恒星内部结构的基本定律之一。如把恒星分成许多同心球壳,从其中一球壳顶部流出的能量,应等于从球壳底部流进球壳的能量,加上在这球壳产生的能量,这就是能量连续定律。
continuity of mass law 质量连续定律
用以计算恒星内部结构的基本定律之一。如把恒星分成许多同心球壳,恒星的质量应等于所有球壳的质量和,而且质量分布的变化必需是缓和渐进的。
continuous spectrum 连续光谱
不含吸收和发射谱线的光谱,通常指黑体所发出的光谱。
Copernican principle 哥白尼原则
地球在宇宙中没有特殊的地位之理念。
corona 日冕
太阳最外层的大气,由低密度、炽热离子所组成,只有在日全食的时候,才能看到日冕。
Corona Australis (CrA) 南冕座
南天天蝎座附近的小星座,又称为 the Southern Crown。
Corona Borealis (CrB) 北冕座
北天的小星座,又称为 the Northern Crown。
coronagraph 日冕仪
一种特殊的望远镜,利用圆盘来遮住日盘来造成人为日全食,用以拍摄和观测日冕。
coronal hole 日冕洞
太阳表面在X射线波段暗色的区域,这个区域具有发散的磁场线,也是太阳风的出口。
Corvus (Crv) 乌鸦座
南天的星座,又称为 the Crow。
cosmic rays 宇宙射线
以接近光速进入地球太气层的粒子或原子核,宇宙射线的来源有部份来自日闪,另一部份可能来自超新星爆炸,我们对宇宙射线的本质仍然了解不多。
cosmological principle 宇宙论原则
位在任何星系的任何观察者,所看到的宇宙特征都相同的假设。
cosmological test 宇宙论测试
用以区分或验证各种宇宙论的观测。
cosmology 宇宙学,宇宙论
研究宇宙本质、起源和演化的学门。
coude focus 折轴焦点
主要用来作光谱分析一种望远镜架构。在反射式望远镜的焦点,作特殊的次反射镜安排,把收集的星光反射到望远镜外,或另一间观测室里。
Crab Nebula 蟹状星云
M1,一个金牛座内明亮星云,距离我们约5000光年,是北宋至和元年 (1054 DC) 天关客星的遗骸。
critical density 临界密度
让宇宙的曲率平直所需要的平均密度。
critical point 临界点
让一种物质以同密度,从气态变到液态或从液态变到气态的温度和压力。
Crux, Crux Australis (Cru) 南十字座
南天的小星座,英文俗称为 the Southern Cross。
cultural shock 文化冲击
不同文化间初次接触时,因为文化差异所产生的调适困难现象。
Cygnus 天鹅座
的北天星座,英文俗称为 the Swan 或 the Northern Cross,天津四为此座最亮星。
Cygnus Loop 天鹅座圈
也称为面纱星云 (Veil Nebula),是超新星爆炸的遗骸。
Cygnus X-1 天鹅座 X-1
一个强大的X射线发射源,其中心可能有个黑洞。
本名:赵越前
艺名:小e
昵称: 悲伤の小e
QQ号:1007283557
英文名:VC:E
生日:1993年5月2日
职业:网络达人、网络歌曲作词人、E时代音乐人 网络红人
年龄:19岁
星座:金牛座
属相:鸡
血型:O型
身高:176cm
民族:汉族
体重:55kg
原籍; 中国大陆
出生地:新疆 奎屯
语言:国语 英语
爱好:弹钢琴 唱歌 吸烟 发呆
个性:喜欢一个人 静静的抽烟
最喜爱的歌手:Justin Bieber
最喜爱的偶像:Justin Bieber
最爱的曲风:忧伤Rap
最苦恼的事:想做的事越来越多、但时间永远都不够
网络乐坛的非主流音乐人气小天王级小子,悲伤的天使。
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