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  • 1 # 使用者5180720438130

    恆星的起源:

    恆星由熾熱氣體組成的,能自己發光的球狀或類球狀天體。離地球最近的恆星是太陽。其次是處於半人馬座的比鄰星,它發出的光到達地球需要4.22年。晴朗無月的夜晚,在一定的地點一般人用肉眼大約可以看到3000多顆恆星。藉助於望遠鏡,則可以看到幾十萬乃至幾百萬顆以上。估計銀河系中的恆星大約有一、二千億顆。恆星並非不動,只是因為離開我們實在太遠,不借助於特殊工具和方法,很難發現它們在天上的位置變化,因此古代人把它們認為是固定不動的星體,叫作恆星。

    恆星也有自己的生命史,它們從誕生、成長到衰老,最終走向死亡。它們大小不同,色彩各異,演化的歷程也不盡相同。恆星與生命的聯絡不僅表現在它提供了光和熱。實際上構成行星和生命物質的重原子就是在某些恆星生命結束時發生的爆發過程中創造出來的。

    物理特性的變化:

    有些恆星的光度、光譜和磁場等物理特性都隨時間的推移發生週期的、半規則的或無規則的變化。這種恆星叫作變星。變星分為兩大類:一類是由於幾個天體間的幾何位置發生變化或恆星自身的幾何形狀特殊等原因而造成的幾何變星;一類是由於恆星自身內部的物理過程而造成的物理變星。

    幾何變星中,最為人們熟悉的是兩個恆星互相繞轉(有時還有氣環或氣盤參與)因而發生變光現象的食變星(即食雙星)。根據光強度隨時間改變的“光變曲線”,可將它們分為大陵五型、天琴座β(漸臺二)型和大熊座W型三種幾何變星中還包括橢球變星(因自身為橢球形,亮度的變化是由於自轉時觀測者所見發光面積的變化而造成的)、星雲變星(位於星雲之中或之後的一些恆星,因星雲移動,吸光率改變而形成亮度變化)等。可用傾斜轉子模型解釋的磁變星,也應歸入幾何變星之列。

    物理變星,按變光的物理機制,主要分為脈動變星和爆發變星兩類。脈動變星的變光原因是:恆星在經過漫長的主星序階段以後(見赫羅圖),自身的大氣層發生週期性的或非週期性的膨脹和收縮,從而引起脈動性的光度變化。理論計算表明脈動週期與恆星密度的平方根成反比。因此那些重複週期為幾百乃至幾千天的晚型不規則變星、半規則變星和長週期變星都是體積巨大而密度很小的晚型巨星或超巨星週期約在1~50天之間的經典造父變星和週期約在,0.05~1.5天之間的天琴座RR型變星(又叫星團變星),是兩種最重要的脈動變星。觀測表明,前者的絕對星等隨週期增長而變小(這是與密度和週期的關係相適應的),因而可以透過精確測定它們的變光週期來推求它們自身以及它們所在的恆星集團的距離,所以造父變星又有宇宙中的“燈塔”或“量天尺”之稱。天琴座RR型變星也有量天尺的作用。

    還有一些週期短於0.3天的脈動變星(包括""class=link>盾牌座型變星、船帆座AI型變星和型變星""class=link>仙王座型變星等),它們的大氣分成若干層,各層都以不同的週期和形式進行脈動,因而,其光度變化規律是幾種週期變化的迭合,光變曲線的形狀變化很大,光變同視向速度曲線的關係也有差異。盾牌座δ型變星和船帆座AI型變星可能是質量較小、密度較大的恆星,仙王座β型變星屬於高溫巨星或亞巨星一類。

    爆發變星按爆發規模可分為超新星、新星、矮新星、類新星和耀星等幾類。超新星的亮度會在很短期間內增大數億倍,然後在數月到一、二年內變得非常闇弱。目前多數人認為這是恆星演化到晚期的現象。超新星的外部殼層以每秒鐘數千乃至上萬公里的速度向外膨脹,形成一個逐漸擴大而稀薄的星雲;內部則因極度壓縮而形成密度非常大的中子星之類的天體。最著名的銀河超新星是中國宋代(公元1054年)在Taurus發現的“天關客星”。現在可在該處看到著名的蟹狀星雲,其中心有一顆週期約33毫秒的脈衝星。一般認為,脈衝星就是快速自轉的中子星。

    新星在可見光波段的光度在幾天內會突然增強大約9個星等或更多,然後在若干年內逐漸恢復原狀。1975年8月在天鵝座發現的新星是迄今已知的光變幅度最大的一顆。光譜觀測表明,新星的氣殼以每秒500~2,000公里的速度向外膨脹。一般認為,新星爆發只是殼層的爆發,質量損失僅佔總質量的千分之一左右,因此不足以使恆星發生質變。有些爆發變星會再次作相當規模的爆發,稱為再發新星。

    矮新星和類新星變星的光度變化情況與新星類似,但變幅僅為2~6個星等,發亮週期也短得多。它們多是雙星中的子星之一,因而不少人的看法傾向於,這一類變星的爆發是由雙星中某種物質的吸積過程引起的。

    耀星是一些光度在數秒到數分鐘間突然增亮而又很快回復原狀的一些很不規則的快變星。它們被認為是一些低溫的主序前星。

    還有一種北冕座R型變星,它們的光度與新星相反,會很快地突然變暗幾個星等,然後慢慢上升到原來的亮度。觀測表明,它們是一些含碳量豐富的恆星。大氣中的碳塵埃粒子突然大量增加,致使它們的光度突然變暗,因而也有人把它們叫作碳爆變星。

    恆星的演化:(舉例)

    1、在紅巨星階段,恆星的氧-碳核心已經不再發生熱核反應,即使外殼對核的壓力增大,核心也得不到充分的壓縮而引起碳-氧繼續聚變,但核心周圍的氫層和氦層繼續燃燒,並且向外擴充套件,這種情況下,引力與排斥力開始不穩定,恆星便開始一鼓一縮的脈動,紅巨星稀薄的包層向外以星風的形式逃逸,形成同心圓結構;隨著紅巨星大氣的喪失,中心星由於極高的密度和溫度產生類似爆發的高速星風,將剩餘的氣體與塵埃丟擲,形成不規則的塊狀結構和氣泡結構。這張照片是哈勃廣角行星鏡頭拍攝的可見光波段和紅外波段的合成影象,NGC7027距離我們3000光年,位於天鵝座。

    2、紅巨星的存在是短暫的,恆星中心的能量最終會被全部耗盡,因為當核內的鐵原子及其它重元素的比例達到一定程度時,核聚變將會停止,從此,恆星中心開始冷卻,它沒有足夠的熱量平衡中心引力,結構上的失衡就使整個星體向中心坍縮,造成外部冷卻而紅色的層面變熱,如果恆星足夠大,這些層面就會發生劇烈的爆炸,產生超新星。大質量恆星爆炸時光度可突增到太Sunny度的上百億倍,相當於整個銀河系的總光度。

    3、在恆星演化末期將出現三類天體:白矮星、中子星和黑洞。白矮星:恆星在核能耗盡後,如它的質量小於1.44個太陽質量就將成為白矮星。沒有核能後,它靠引力收縮供能,等收縮到原半徑的幾十分之一到百分之一後,恆星就變成了一箇中心密度很高,僅靠剩餘熱量發光的白色天體隨著它的餘熱逐漸消失。表面溫度逐漸降低,慢慢成為紅矮星、黑矮星,就無法觀測到了。

    4、中子星:恆星在核能耗盡之後,如果它的質量在1.44~2太陽質量之間就會成為中子星。中子星是由一種叫做中子的基本粒子組成的超密度恆星。它的直徑只有10千米左右,其密度特別大,1立方厘米可達1億噸以上,自轉特別快。中子星是1967年在狐狸座內發現的,由於它週期性地發出脈衝,又叫脈衝星。

    5、黑洞:恆星在核能耗盡後,如質量超過2太陽質量,則平衡狀態不再存在,星體將無限制地收縮,星體的半徑愈來愈小,密度愈來愈大,終於達到臨界點,這時它的引力之大足以使一切核子,包括光子,都不能外逸,就象一個漆黑的無底洞,因而稱為“黑洞”。1996年,天文學家們發現銀河系中心一個巨大黑洞,它以每秒200千米速度繞銀河系中心運動,離中心越近,其速度越快,其中心的射電源能量非常大,而體積卻非常之小。

    “室女星系”的M87,這個核心附近的星球極其密集,並且快速向中心移動。據科學家推測,那裡存在一個黑洞。

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