恒星系统及其演化、星系

第6讲：恒星系统(xìtǒng)及其演化、星系精品资料天空(tiānkōng)最亮的恒星：天狼星（大犬座α星，双星(shuāngxīng)，﹣1.46）

天空最亮的星：金星（维纳斯、启明、长庚，﹣4.4）精品资料离太阳系最近(zuìjìn)的恒星比邻星（半人马座，南门二，0，三合(sānhé)星，42光年）精品资料离太阳系最近(zuìjìn)的10颗恒星1、半人马座·α星南门(nánmén)二（αCen）4.22光年2、蛇夫座·巴纳德星（Barnard's）6.0光年3、伍尔夫星群·359星（Wolf359）7.7光年4、勃兰得2147星（BD+36°）8.2光年5、鲸鱼座·uv星（Luyten726-8）8.4光年6、大犬座·α星天狼星（Sirius）8.7光年7、罗斯154星（Ross154）9.5光年8、罗斯248星（Ross248）10.4光年9、波江座diaε星（εEri）10.8光年10、罗斯128星（Ross128）10.9光年精品资料全天(quántiān)肉眼可见恒星6900多颗。北天为3000多颗。精品资料最亮的20颗恒星(héngxīng)1.天狼星大犬座α星-1.462.老人星船底座α星-0.723.南门二半人马座α星-0.274.大角星牧夫座α星-0.045.织女(zhīnǚ)一（织女(zhīnǚ)星）天琴座α星0.036.五车二御夫座α星0.087.参宿七猎户座β星0.128.南河三小犬座α星0.389.水委一波江座α星0.4610.参宿四猎户座α星0.58精品资料最亮的20颗恒星(héngxīng)11.马腹一半人马座β星0.6112.河鼓二（牛郎星）天鹰座α星0.7713.毕宿五金牛座α星0.8514.心宿二天蝎座α星0.9615.角宿一室女座α星0.9716.北河三双子座β星1.1417.北落师门南鱼座α星1.1618.十字(shízì)架三南十字(shízì)座β星1.2519.天津四天鹅座α星1.2520.轩辕十四狮子座α星1.35精品资料恒星的一般(yībān)性质恒星的概念:恒星与行星不同,它们的位置看来固定不变，因而古人称之为“恒”星，即固定不动的星。一般来说，恒星都是气体球，没有固态表面，通过自身引力聚集而成。它区别于行星的一个重要性质是它自己能够(nénggòu)强烈发光。(太阳是一颗恒星。)精品资料恒星(héngxīng)的距离和光度天文学上的距离单位:①天文单位:即日地平均距离，为1AU=149597870千米=1.5813*10﹣51.y.②光年:光在一年中走过的距离，l.y.=0.946053×1016米。1光年=63240天文单位。③秒差距:周年视差为1″对应(duìyìng)的距离，1pc=3.08568×1016米。1秒差距=3.26光年=206265天文单位。④除太阳外，距离我们最近的恒星叫比邻星，（半人马座α）距离为4.27l.y.精品资料秒差距(chājù)恒星视差(shìchā)：最常使用周年视差(shìchā)来测量精品资料秒差距(chājù)①视差(shìchā)Sinα=日地距离/日恒距离②秒差距当阿尔法=1″时，日恒的距离成为一个秒差距。1PC≈206265AU精品资料恒星(héngxīng)的距离和光度恒星的光度、照度和星等光度：光度为恒星的能量发射率，即整个星面每秒释放的能量。照度：对于接受天体辐射的人眼或仪器来说，单位时间入射到其单位面积的能量。亮度：我们看起来恒星的明亮程度。实际上就是照度。星等：把星等跟光度计测出的亮度作比较，发现(fāxiàn)星等相差5等，亮度之比约为100。星等系统：目视星等、照相星等、光电星等。精品资料恒星(héngxīng)的大小和质量①恒星大小的测量方法：干涉法，月掩星法，对食双星法②观测结果：恒星的直径相差很大，大的有太阳直径的几百倍甚至一两千倍，小的只有不到太阳直径的十分之一。③恒星的质量比较(bǐjiào)难以测定。精品资料恒星(héngxīng)的光斑干涉图像恒星(héngxīng)的大小和质量精品资料①什么(shénme)是光谱？恒星(héngxīng)的光谱

最常用的恒星光谱分类系统是美国哈佛大学天文台于19世纪末提出的，称为哈佛系统。精品资料恒星的光谱(guāngpǔ)分类M、K、G、F、A、B、O型恒星的颜色依次为红色、红橙色(chénɡsè)、黄色、黄白色、白色、蓝白色、蓝色。恒星的光谱及分类精品资料②恒星光谱(guāngpǔ)的分类。•O型：蓝星，有效温度40000~30000K。•B型：蓝白星，有效温度30000~10000K•A型：白星，有效温度10000~7500K•F型：黄白星，有效温度7500~6000K•G型：黄星，有效温度6000~5000K•K型：红橙星，有效温度5000~3500K•M型：红星，有效温度3500~2500K恒星(héngxīng)的光谱OhBeAFineGuy/GirlKissMe.精品资料恒星(héngxīng)的光谱20世纪40年代，美国天文学家W.W.摩根和P.C.基南等提出一个二元分类(fēnlèi)系统，称为摩根-基南系统（MK系统）。MK系统仍采用哈佛系统的光谱型，但增加了光度型。光谱型仍用哈佛系统的符号。

光度型分为7级：I——超巨星，Ⅱ——亮巨星，Ⅲ——巨星，Ⅳ——亚巨星，Ⅴ——主序星（矮星），Ⅵ——亚矮星，Ⅶ——白矮星。

按照MK系统，太阳为G2V型星，表明太阳的光谱型是G2，且是一颗主序星（矮星）。精品资料①什么是赫罗图？丹麦科学家赫茨普龙(E.Hertzsprung)于1911年，美国(měiɡuó)天文学家罗素（H.N.Russell）于1913年，分别独立的绘制了恒星的光谱—光度图。②恒星的结构。赫罗图和恒星(héngxīng)的结构精品资料赫—罗图恒星(héngxīng)的光谱光度图——赫—罗图赫罗图是恒星的光谱类型与光度之关系图，赫罗图的纵轴是光度与绝对星等(xīngděng)，而横轴则是光谱类型及恒星的表面温度，从左向右递减。精品资料恒星(héngxīng)的光谱光度图——赫—罗图主星序表明，大多数恒星，表面温度高，光度(guāngdù)也大；表面温度降低，则光度(guāngdù)随之减小。

右上方的星，光度很大，但表面温度却不高，呈红色，这表明它们的体积十分巨大，所以叫红巨星/超巨星。

左下方的星，表面温度很高，呈蓝白色，光度却很小，这表明它们的体积很小，所以叫白矮星。精品资料①恒星的化学成分通过恒星的光谱分析方法得到。②太阳的化学成分：已证认出存在的元素69种，这些元素的含量(hánliàng)相差悬殊。按质量而言，氢78.4%、氦19.8%、氧0.8%、碳0.3%、氮0.2%、氖0.2%、镍0.2%、硅0.06%、硫0.04%、铁0.04%、镁0.015%、钙0.009%…③大多数恒星的化学成分同太阳差不多。少数恒星的化学成分是特殊的。例如：在碳型星中，碳元素特别多。在S型星中，锆和锝元素特别多。恒星(héngxīng)的化学成分精品资料多普勒效应：波长因为波源和观测者的相对运动(xiānɡduìyùndònɡ)而变化。恒星的运动在运动的波源前面(qiánmian)，波被压缩，波长变短，频率变高（蓝移）；在运动的波源后面，波长变长，频率变低（红移）；波源的速度越高，所产生的效应越大。根据波红（蓝）移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。精品资料恒星(héngxīng)的形成与演化第1阶段：诞生恒星的形成，超过一定质量的星云，在受到外部的某种扰动，会产生不稳定性，从而引起收缩。收缩过程(guòchéng)的星云可能会分裂成一些碎块。•原恒星质量非常小（小于0.08太阳质量）的原始星的温度不会到达足够开始核聚变的程度，它们会成为褐矮星，在数亿年的时光中慢慢变凉。精品资料第2阶段(jiēduàn)：主序星恒星(héngxīng)的形成与演化

大部分的质量更高的原始星的中心温度会达到一千万开氏度，这时氢会开始聚变成氦，恒星开始自行发光。核心的核聚变会产生足够的能量停止引力坍缩，达到一个静态平衡。恒星从此进入一个相对稳定的阶段。精品资料在形成几百万到几千亿年(yìnián)之后，恒星会消耗完核心中的氢。大质量的恒星会比小质量的恒星更快消耗完核心的氢。在消耗完核心中的氢之后，核心部分的核反应会停止，而留下一个氦核。恒星(héngxīng)的形成与演化

失去了抵抗重力的核反应能量之后，恒星的外壳开始引力坍缩。核心的温度和压力像恒星形成过程中一样升高，但是在一个更高的层次上。一旦核心的温度达到了1亿开氏度，核心就开始进行氦聚变，重新通过核聚变产生能量来抵抗引力。恒星质量不足以产生氦聚变的会释放热能，逐渐冷却，成为白矮星。第3阶段：红巨星精品资料积热的核心会造成恒星大幅膨胀，达到(dádào)在其主星序阶段的数百倍大小，成为红巨星。红巨星阶段会持续数百万年，但是大部分红巨星都是变星，不如主序星稳定。恒星的形成(xíngchéng)与演化精品资料50亿年(yìnián)后的太阳精品资料精品资料恒星的形成(xíngchéng)与演化第4阶段(jiēduàn)：白矮星，中子星，黑洞。精品资料低质量恒星(héngxīng)红矮星(ǎixīng)比邻星

小于0.5倍太阳质量的恒星甚至在氢耗尽之后都不会在核心产生氦反应。像比邻星这样的红矮星的寿命长达数千亿年，在核心的反应终止之后，红矮星在电磁波的红外线和微波波段逐渐暗淡下去。精品资料中质量(zhìliàng)恒星行星(xíngxīng)状星云达到红巨星阶段时，0.4到3.4太阳质量的恒星的外壳会向外膨胀，而核心向内压缩，产生将氦聚变成碳的核反应。聚变会重新产生能量，暂时缓解恒星的死亡过程。对于太阳大小的恒星，此过程大约持续十亿年。氦燃烧对温度极其敏感，造成很大的不稳定。巨大的波动会使得外壳获得足够的动能脱离恒星，成为行星状星云。行星状星云中心留下的核心会逐渐冷却，成为小而致密的白矮星，通常具有0.6倍太阳质量，但是只有一个地球大小。精品资料中质量(zhìliàng)恒星行星(xíngxīng)状星云在重力和电子互斥力平衡时，白矮星是相对稳定的。在没有能量来源的情况下，恒星在漫长的岁月中释放出剩余的能量，逐渐暗淡下去。最终，释放完能量的白矮星会成为黑矮星，精品资料中质量(zhìliàng)恒星行星(xíngxīng)状星云精品资料中质量(zhìliàng)恒星行星(xíngxīng)状星云精品资料中质量(zhìliàng)恒星白矮星精品资料中质量(zhìliàng)恒星白矮星精品资料中质量(zhìliàng)恒星黑矮星(ǎixīng)精品资料大质量(zhìliàng)恒星超新星爆发(bàofā)在超出5倍太阳质量的恒星的外壳膨胀成为红超巨星之后，其核心开始被重力压缩，温度和密度的上升会触发一系列聚变反应。这些聚变反应会生成越来越重的元素，产生的能量会暂时延缓恒星的坍缩。最终，聚变逐步到达元素周期表的下层，硅开始聚合成铁。在这之前，恒星通过这些核聚变获得能量，但是铁不能通过聚变释放能量，相反，铁聚变需要吸收能量。这会造成没有能量来对抗重力，而核心几乎立刻产生坍缩。精品资料大质量(zhìliàng)恒星超新星爆发(bàofā)精品资料大质量(zhìliàng)恒星中子星精品资料大质量(zhìliàng)恒星中子星磁星10万英里(yīnglǐ)精品资料大质量(zhìliàng)恒星脉冲星精品资料大质量(zhìliàng)恒星超新星爆发(bàofā)精品资料大质量(zhìliàng)恒星黑洞(hēidòng)精品资料大质量(zhìliàng)恒星黑洞(hēidòng)精品资料•①变星：凡光学波段亮度有变化(biànhuà)的恒星，不管是由于内在的物理原因还是外在的几何原因，都称为变星。•②分类：内因变星和外因变星•③内因变星：脉动变星，极早期演化阶段的变星，耀星，新星，变星(biànx