科普天文學(xué)實(shí)用課件兩篇

第五章

恒星的起源和演化恒星起源和演化學(xué)說有關(guān)恒星起源和演化學(xué)說的發(fā)展，大體上可分為三個(gè)階段：第一階段，1850~1920年第二階段，1925~1960年第三階段，1960年至今

引力收縮階段主星序階段紅巨星階段爆發(fā)階段臨終階段天體的演化階段/u55/v_OTE2MDE1MzI.html5.1引力收縮階段

快收縮階段：從星云過渡到恒星的階段。

慢收縮階段：當(dāng)內(nèi)部壓力與引力幾乎相等時(shí)，原恒星處于準(zhǔn)流體力學(xué)平衡狀態(tài)，便開始慢收縮過程。超新星匯聚引起加熱原星盤Conservationofangularmomentumleadstotheformationofprotostellardisks

birthplaceofplanetsandmoons原星到恒星IgnitionofH

HefusionprocessesStaremergesfromtheenshroudingdustcocoon恒星形成的證據(jù)TheConeNebulaOpticalInfraredYoung,verymassivestarSmaller,sunlikestars,probablyformedundertheinfluenceofthemassivestar球體~10to1000solarmasses;ContractingtoformprotostarsBok

Globules:5.2主星序階段

質(zhì)量越大，光度越大，能量消耗越快，恒星停留于主星序的時(shí)間越短恒星的能力來源Inthesun,thishappensprimarilythroughtheproton-proton(PP)chainRecallfromourdiscussionofthesun:Starsproduceenergybynuclearfusionofhydrogenintohelium.TheCNOCycleInstarsslightlymoremassivethanthesun,amorepowerfulenergygenerationmechanismthanthePPchaintakesover:TheCNOCycle.能量傳輸Energygeneratedinthestar’scentermustbetransportedtothesurface.Innerlayers:RadiativeenergytransportOuterlayers(includingphotosphere):ConvectionBubblesofhotgasrisingupCoolgassinkingdownGasparticlesofsolarinteriorg-rays恒星結(jié)構(gòu)Temperature,densityandpressuredecreasingEnergygenerationvianuclearfusionEnergytransportviaradiationEnergytransportviaconvectionFlowofenergyBasicallythesamestructureforallstarswithapprox.1solarmassorless.Sun流體靜力學(xué)平衡Imagineastar’sinteriorcomposedofindividualshells.Withineachshell,twoforceshavetobeinequilibriumwitheachother:OutwardpressurefromtheinteriorGravity,i.e.theweightfromalllayersaboveOutwardpressureforcemustexactlybalancetheweightofalllayersaboveeverywhereinthestar.Thisconditionuniquelydeterminestheinteriorstructureofthestar.Thisiswhywefindstablestarsonsuchanarrowstrip(MainSequence)intheHertzsprung-Russelldiagram.能量傳輸結(jié)構(gòu)主序星膨脹成紅巨星5.3紅巨星階段

恒星離開主星序階段，開始向紅巨星演化，質(zhì)量特別大的恒星則向紅超巨星演化。大部分脈動(dòng)變星都是處于紅巨星演化后期的恒星。紅巨星演化4H→HeHeH-burningshellkeepsdumpingHeontothecore.He-coregetsdenserandhotteruntilthenextstageofnuclearburningcanbegininthecore:Hefusionthroughthe“Triple-AlphaProcess”4He+4He

8Be+g8Be+4He

12C+g氦聚合WhenpressureandtemperatureintheHecorebecomehighenough,Henucleicanfusetobuildheavierelements:InactiveHeC,O紅巨星演化(5M

）聚合成更重的元素FusionintoheavierelementsthanC,O:requiresveryhightemperatures;occursonlyinverymassivestars(morethan8solarmasses).TheLife“Clock”ofaMassiveStar

(>8Msun)Let’scompressamassivestar’slifeintooneday…121234567891011121234567891011LifeontheMainSequence+ExpansiontoRedGiant:22h,24min.HburningH

HeH

HeHe

C,OHeburning:(RedGiantPhase)1h,35min,53sH

HeHe

C,OC

Ne,Na,Mg,ONe

O,MgH

HeHe

C,OC

Ne,Na,Mg,O121234567891011Cburning:6.99sNeburning:6ms23:59:59.996H

HeHe

C,OC

Ne,Na,Mg,ONe

O,MgOburning:3.97ms23:59:59.99997O

Si,S,PH

HeHe

C,OC

Ne,Na,Mg,ONe

O,MgSiburning:0.03msThefinal0.03msec!!O

Si,S,PSi

Fe,Co,Ni后主序星演化的終結(jié)M>8MsunM<4MsunEvolutionof4-8Msunstarsisstilluncertain.FusionstopsatformationofC,Ocore.Masslossinstellarwindsmayreducethemallto<4Msunstars.Reddwarfs:HeburningneverignitesM<0.4MsunSupernovaFusionproceeds;formationofFecore.5.4

爆發(fā)階段

有行星狀星云的核心爆發(fā)，新星爆發(fā)和超新星爆發(fā)。

/show/_sPbiIdn6fBiiOhu.html當(dāng)恒星中得所有核燃料用完后,重力會(huì)戰(zhàn)勝壓力，恒星死亡。大質(zhì)量恒星會(huì)在一個(gè)巨大的爆炸中死去——產(chǎn)生超新星。稍小點(diǎn)質(zhì)量恒星會(huì)死在一個(gè)不那么引人注目的事件,稱為一個(gè)新星恒星生命的終結(jié)紅矮星Starswithlessthan~0.4solarmassesarecompletelyconvective.

Hydrogenandheliumremainwellmixedthroughouttheentirestar.

Nophaseofshell“burning”withexpansiontogiant.StarnothotenoughtoigniteHeburning.Mass類太陽恒星Sunlikestars(~0.4–4solarmasses)developaheliumcore.

ExpansiontoredgiantduringHburningshellphase

IgnitionofHeburningintheHecore

FormationofadegenerateC,OcoreMass質(zhì)量損失和星風(fēng)Starslikeoursunareconstantlylosingmassinastellarwind(

solarwind).Themoremassivethestar,thestrongeritsstellarwind.Far-infraredWR124類太陽恒星的遺跡-白矮星類太陽恒星建立一個(gè)碳-氧(C、O)的核心,它并不點(diǎn)燃碳聚變。氦燃燒殼不斷傾銷C和O到核心。C、O核心坍縮和物質(zhì)墮向核心。

形成白矮星白矮星殘留物(C、O核心)密度超高:

1湯匙白矮星:mass≈16tons!!!WhiteDwarfs:Mass~MsunTemp.~25,000KLuminosity~0.01Lsun沙灘球大小的WD物質(zhì)將超過一個(gè)遠(yuǎn)洋班輪!白矮星密度高達(dá)1,000,000g/cm3（地球密度為5.5g/cm3）Lowluminosity;hightemperature=>WhitedwarfsarefoundinthelowerleftcorneroftheHertzsprung-Russelldiagram.錢德拉塞卡極限白矮星得質(zhì)量越大其體積越小。壓力變大,直到電子簡(jiǎn)并壓力再也無法對(duì)抗重力。WDswithmorethan~1.4solarmassescannotexist!質(zhì)量在雙星中的轉(zhuǎn)移在一個(gè)雙星系統(tǒng),每個(gè)恒星星控制一個(gè)有限的空間區(qū)域,洛西瓣（洛西表面）物質(zhì)可以從一個(gè)恒球到另一個(gè)通過內(nèi)心的拉格朗日點(diǎn)L1流到另一顆恒星。Lagrangepoints=pointsofstability,wheremattercanremainwithoutbeingpulledtowardsoneofthestars.循環(huán)的恒星演化雙星系統(tǒng)中物質(zhì)的轉(zhuǎn)移可以顯著改變了恒星的質(zhì)量并影響他們的恒星演化。雙星系統(tǒng)中的白矮星白矮星從同伴中吸積物質(zhì)BinaryconsistingofWD+MSorRedGiantstar角動(dòng)量守恒=>accretedmatterformsadisk,calledaccretiondisk.吸積盤中的物質(zhì)可以被加熱到~1millionK=>X-rayemission=>“X-raybinary”.T~106KX-rayemission吸積盤新星爆炸NovaCygni1975通過吸積盤吸到的氫附著WD表面非常熱,致密層的非熔化氫在WD表面爆炸出現(xiàn)H融合新星爆炸新星遺跡在許多情況下,一顆新星爆炸后，質(zhì)量重新轉(zhuǎn)移。

周期的重復(fù)每隔幾年,幾十年的爆炸。TPyxidisRAquarii太陽的命運(yùn)和地球的終結(jié)SunwillexpandtoaRedgiantin~5billionyearsExpandsto~Earth’sradiusEarthwillthenbeincinerated!Sunmayformaplanetarynebula(butuncertain)Sun’sC,Ocorewillbecomeawhitedwarf大質(zhì)量恒星的死亡-超新星Finalstagesoffusioninhigh-massstars(>8Msun),leadingtotheformationofanironcore,happenextremelyrapidly:Siburninglastsonlyfor~1day.Ironcoreultimatelycollapses,triggeringanexplosionthatdestroysthestar:ASupernova超新星觀測(cè)Supernovaecaneasilybeseenindistantgalaxies.I、II超新星Corecollapseofamassivestar:TypeIISupernovaIfanaccretingWhiteDwarfexceedstheChandrasekharmasslimit,itcollapses,triggeringaTypeIaSupernova.TypeI:NohydrogenlinesinthespectrumTypeII:Hydrogenlinesinthespectrum超新星遺跡TheCygnusLoopTheVeilNebulaTheCrabNebula:Remnantofasupernovaobservedina.d.1054CassiopeiaAOpticalX-rays同步加速器輻射和宇宙射線加速度超新星殘骸的沖擊加速質(zhì)子和電子,極高的,相對(duì)論能量。

“CosmicRays”在磁場(chǎng),這些相對(duì)論性電子發(fā)射宇宙射線同步加速器輻射著名超新星of1987:

SN1987ABeforeAtmaximumUnusualtypeIISupernovaintheLargeMagellanicCloudinFeb.1987SN1987A遺跡RingduetoSNejectacatchingupwithpre-SNstellarwind;alsoobservableinX-rays.局部超新星和地球生命Nearbysupernovae(<50lightyears)couldkillmanylifeformsonEarththroughgammaradiationandhigh-energyparticles.Atthistime,nostarcapableofproducingasupernovais<50lyaway.Mostmassivestarknown(~100solarmasses)is~25,000lyfromEarth.5.5恒星的歸宿

------白矮星、中子星和黑洞白矮星白矮星的體積只有地球這么大，不過它的質(zhì)量卻和太陽差不多，因此它的密度大的驚人，質(zhì)量和太陽類似的恒星，在進(jìn)入紅巨星階段后，內(nèi)核會(huì)逐漸收縮，成為白矮星，而外殼在強(qiáng)烈的輻射作用下會(huì)繼續(xù)向外膨脹，成為行星狀星云。

光度低，表面溫度較高，呈白色。質(zhì)量0.2~1.1m⊙，質(zhì)量極限1.44m⊙，溫度5500~40000K。中子星，中子星的體積比白矮星還要小的多，直徑只有幾十公里，而質(zhì)量卻比兩個(gè)太陽還大。質(zhì)量極限2~3m⊙，半徑10~20km。表面密度109kg/m3，中心1018kg/m3。黑洞，質(zhì)量再大一點(diǎn)的恒星，在經(jīng)過超新星爆發(fā)后，核心區(qū)域則可能會(huì)形成一個(gè)黑洞。著名物理學(xué)家惠勒（JohnWheeler）提出。小結(jié)0.88M⊙至1.4M⊙的恒星的演化3M⊙以上的恒星的演化一、新陳代謝是恒星演化的基本規(guī)律二、吸引與排斥的對(duì)立統(tǒng)一是恒星演

化的動(dòng)力三、質(zhì)量互變是恒星演化的主要規(guī)律5.6恒星起源與演化中的哲學(xué)思想

首先，恒星的演化是有生有滅的。生是指宙中的物質(zhì)從一種形態(tài)轉(zhuǎn)化為另一種物質(zhì)形態(tài)。滅是指恒星從這種物質(zhì)形態(tài)再轉(zhuǎn)化成其他物質(zhì)形態(tài)的過程。

其次，恒星的演化又是有滅有生的。就是指物質(zhì)從新的彌漫物質(zhì)或恒星的殘骸這種物質(zhì)形態(tài)，再轉(zhuǎn)化成為另一種物質(zhì)形態(tài)，既新一代恒星的過程。

再次，恒星的演化又是無限循環(huán)的。需要指出的是，這種循環(huán)不是簡(jiǎn)單的重復(fù)，因?yàn)樾乱淮阈桥c上一代恒星在化學(xué)組成上是有區(qū)別的。在重復(fù)上一代恒星的某些因素時(shí)又加進(jìn)了許多新內(nèi)容，是一個(gè)否定之否定的過程。5.6.1新陳代謝是恒星演化的基本規(guī)律5.6.2吸引與排斥的對(duì)立統(tǒng)一是恒星演化的動(dòng)力

吸引是指恒星各部分之間萬有引力的作用，使恒星收縮。

排斥是指微觀離子的熱運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的氣體壓力和恒星內(nèi)部的電磁輻射所產(chǎn)生的輻射壓力，使恒星膨脹。

恒星的幼年期：引力收縮階段，分快收縮和慢收縮兩個(gè)階段。

恒星的主星序階段：引力和斥力勢(shì)均力敵。

恒星的主星序以后階段：引力占據(jù)主導(dǎo)地位，經(jīng)過一系列反復(fù)的膨脹，收縮過程，恒星最終走向死亡。5.6.3質(zhì)量互變是恒星演化的主要規(guī)律1.星云的質(zhì)量小于金斯質(zhì)量，星云不能轉(zhuǎn)化為原恒星，不能引起質(zhì)變。2.星體的質(zhì)量小于0.88M⊙，其內(nèi)部的溫度和密度將不足以開動(dòng)氫氦聚變反應(yīng)，星體只能靠引力收縮而發(fā)光。這種星體不經(jīng)過主星序階段，直接從紅矮星轉(zhuǎn)化為黑矮星并引起質(zhì)變。3恒星爆發(fā)后剩下的質(zhì)量M決定著它的最終去向：

0.88M⊙≤M<1.44M⊙→白矮星1.44M⊙≤M<3M⊙→中子星3M⊙≤M<70M⊙→黑洞

END第四章

恒星

恒星的位置看來固定不變，因而古人稱之為“恒”星，即固定不動(dòng)的星。一般來說，恒星都是氣體球，沒有固態(tài)表面，通過自身引力聚集而成。它區(qū)別于行星的一個(gè)重要性質(zhì)是它自己能夠強(qiáng)烈發(fā)光。太陽是一顆恒星。恒星是指由內(nèi)部能源產(chǎn)生輻射而發(fā)光的大質(zhì)量球狀天體。參數(shù)變化范圍質(zhì)量M10-1M⊙≤M≤102M⊙

半徑R10-3R⊙≤R≤103R⊙

表面溫度T103K≤T≤105K光度L10-4L⊙≤L≤106L⊙

M⊙是太陽的質(zhì)量，R⊙是太陽的半徑，L⊙為太陽的光度。對(duì)恒星的研究表明：恒星主要是由氫組成的氣體球。氫聚變成氦而放出能量，然后氦又可聚變成更重的元素放出能量，因此恒星的化學(xué)組成同她得年齡有關(guān)。恒星的信息源

恒星具有極高的溫度，有大量的激烈運(yùn)動(dòng)著的電離的電子，發(fā)出強(qiáng)大的電磁波輻射（電磁波是原子中的電荷作變速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的）。波長(zhǎng)范圍從最長(zhǎng)的無線電波到最短的γ射線。電磁波：可見光其他信息源：宇宙線、中微子、引力波、射電波、X射線、γ射線、紅外線來自恒星以及其他天體的輻射穿過地球大氣層是，很多波段都被大氣分子吸收掉了。屏蔽紫外線的主要是大氣中得臭氧層和氧原子、氧分子、氮分子；屏蔽一部分紅外線的主要是大氣中得水分子和二氧化碳分子。有兩處透明窗口：光學(xué)窗口和無線電窗口，為人類天文學(xué)的發(fā)展提供了必要地信息通道。

光學(xué)窗口：0.35~22微米可見光和一部分紅外線（17~22微米半透）。

無線電窗口：1毫米~30米的無線電波段。不同波長(zhǎng)的電磁波，其光子多具有的能量是不同的。光子的能量E與波長(zhǎng)的關(guān)系λ的關(guān)系為式中c是傳播速度，焦耳

秒稱為普朗克常數(shù)。波長(zhǎng)愈短，能量愈高。電磁波在本質(zhì)上是相同的，僅在波長(zhǎng)頻率和光子能量方面有所差別。（c是傳播速度）波長(zhǎng)不同的電磁波在真空中得傳播速度都一樣。波長(zhǎng)λ和頻率ν之間滿足公式波長(zhǎng)愈短，頻率愈高。不同波長(zhǎng)的電磁波也可以用頻率來表示，換算公式頻率波長(zhǎng)赫茲微米波長(zhǎng)和光子能量之間有固定的關(guān)系，電磁波譜有事也用光子能量來描述。光子能量的單位常用電子伏特（eV）來表示。電子伏特是一個(gè)電子通過1伏特電位差時(shí)獲得的能量，1電子伏=1.6022x10-19焦耳。電子伏在無線電波段常用頻率；在光學(xué)波段常用波長(zhǎng)；在X射線和γ射線波段用光子能量來描述.4.1恒星參數(shù)的測(cè)定

4.1.1.恒星的距離

恒星離我們非常遙遠(yuǎn)，除太陽外，離我們最近的恒星是半人馬座比鄰星，距離約為4×1013千米，4.22光年。天文學(xué)上常用的距離單位：①天文單位，即日地平均距離，為1AU=149597870千米=1.49597870×1011米②光年，光在一年中走過的距離，1l.y.=0.946053×1016米③秒差距，周年視差為1″對(duì)應(yīng)的距離，1pc=3.08568×1016米1光年=0.307秒差距1秒差距=206265AU周年視差π=1''的恒星與地球的距離r為206265AU，這個(gè)距離定義為1秒差距（1pc）。秒差距（Parsec,縮寫pc）測(cè)定恒星距離最基本的方法是三角視差法，此法主要用于測(cè)量較近的恒星距離。然而對(duì)大多數(shù)恒星說來，這個(gè)張角太小，無法測(cè)準(zhǔn)。所以測(cè)定恒星距離常使用一些間接的方法，如分光視差法、星團(tuán)視差法、統(tǒng)計(jì)視差法以及由造父變星的周光關(guān)系確定視差，等等。這些間接的方法都是以三角視差法為基礎(chǔ)的。恒星距離的測(cè)定恒星的距離是借助于測(cè)定周年視差而獲得的

r=a/π太陽到恒星的距離為r,單位為光年或秒差距日地平均距離為a，單位為天文單位恒星的周年視差為π，單位為弧秒三角視差法測(cè)距離三個(gè)著名恒星距離名稱視差距離比鄰星0.76

″4.3光年織女星

0.12″27光年天狼星0.37″8.8光年光速：c=3.0x108m/s最快飛機(jī)速速：v=1.0x108m/h=3.0x104m/s

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，用L表示。他在國(guó)際單位的典型表示法式是瓦特(Watt)，在c.g.s.制是爾格/秒，或是以太陽光度來表示，也就是以太陽輻射的能量為一個(gè)單位來表示。太陽的光度是3.827×1026瓦特。

一顆恒星的光度決定于恒星的表面溫度和表面積——較大的恒星比同溫度的較小恒星輻射更多的能量，所以，表面溫度相同(因而顏色相同)的兩顆恒星可能有極不相同的光度，而光度相同的兩顆恒星可能有完全不同的表面溫度(和顏色)。

光度是與距離無關(guān)的真實(shí)常數(shù)，亮度則明顯的與距離有關(guān)，而且是與距離的平方成反比，亮度通常會(huì)以視星等來量度，那是一種對(duì)數(shù)的關(guān)系。4.1.2恒星的光度、照度和和星等光度（luminosity）

恒星看起來的明暗程度稱為視亮度，簡(jiǎn)稱亮度，就是指照度，用E表示。

照度是每單位面積所接收到的光通量。SI制單位是勒克斯(lx=lux)，1(勒克斯)=1(流明/平方米)。對(duì)于接受天體輻射的人眼或儀器來說，單位時(shí)間入射到其單位面積的能量。表示某處感應(yīng)器感應(yīng)到的恒星的能量。照度（Illuminance）

在天文學(xué)上，星的亮度用星等表示。古人按照星的明暗程度把星星分為6個(gè)亮度等級(jí)，天球上約20顆最亮的星稱為一等星，肉眼剛剛能看到的星稱為六等星。通常以拉丁字母m表示星等。這個(gè)星等系統(tǒng)原則上保留到現(xiàn)在，并給予標(biāo)準(zhǔn)化后推廣到特別亮的天體以及肉眼看不見但用望遠(yuǎn)鏡能看見的暗星上去。

星等是衡量天體光度的量。在不明確說明的情況下，星等一般指目視星等。為了比較天體的發(fā)光強(qiáng)度，采用絕對(duì)星等。絕對(duì)星等M的定義是，把天體假想置于距離10秒差距處所得到的視星等。若已知天體的視差π（以角秒計(jì)）和經(jīng)星際消光改正的視星等m，可按下列公式計(jì)算絕對(duì)星等：M=m+5+5lgπ。對(duì)應(yīng)不同系統(tǒng)的視星等有不同的絕對(duì)星等。天體光度測(cè)量直接得到的星等同天體的距離有關(guān)，稱為視星等，它反映天體的視亮度。一顆很亮的星可以由于距離遠(yuǎn)而顯得很暗（星等數(shù)值大）；而一顆實(shí)際上很暗的星可能由于距離近而顯得很亮（星等數(shù)值?。?。對(duì)于點(diǎn)光源,則代表天體在地球上的照度。星等常用m表示。對(duì)應(yīng)不同探測(cè)器有各種星等系統(tǒng)。星等（magnitude）星等系統(tǒng)：目視星等、照相星等、光電星等視星等絕對(duì)星等4.1.3恒星的大小、質(zhì)量和密度

恒星的真直徑可以根據(jù)恒星的視直徑（角直徑）和距離計(jì)算出來。常用的干涉儀或月掩星方法可以測(cè)出小到0.01的恒星的角直徑，更小的恒星不容易測(cè)準(zhǔn)，加上測(cè)量距離的誤差，所以恒星的真直徑可靠的不多。根據(jù)食雙星兼分光雙星的軌道資料，也可得出某些恒星直徑。對(duì)有些恒星，也可根據(jù)絕對(duì)星等和有效溫度來推算其真直徑。星名視差(弧秒)角直徑（弧秒）線直徑（太陽直徑為1）獵戶座α0.005″0.047″1000鯨魚座α0.023″0.056″480金牛座α0.048″0.021″94御夫座α0.073″0.004″13天狼A0.375″0.006″1.85太陽1.00天狼B0.375″0.000077″0.044范瑪倫星0.235″0.000019″0.009觀測(cè)結(jié)果：恒星的直徑相差很大，大的有太陽直徑的幾百倍甚至一兩千倍，小的只有不到太陽直徑的十分之一。

恒星的質(zhì)量是很重要的一個(gè)參量，但是除太陽外，目前只能對(duì)某些雙星進(jìn)行直接測(cè)定，其他恒星的質(zhì)量都是間接得到的，如通過質(zhì)光關(guān)系來測(cè)定的。4.1.4恒星的質(zhì)量 1、測(cè)定雙星質(zhì)量的基本原理是依據(jù)開普勒第三定律——雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量與軌道半長(zhǎng)徑的立方成正比，與軌道周期的平方成反比結(jié)合天體測(cè)量法測(cè)出兩子星相對(duì)質(zhì)心的距離

和,則可知兩子星的質(zhì)量比從而可求出每個(gè)子星的質(zhì)量２、質(zhì)光關(guān)系：

對(duì)于質(zhì)量大于0.2M⊙的主序星，恒星的質(zhì)量和光度之間有很好的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，稱之為“質(zhì)光關(guān)系”。恒星的質(zhì)量越大，其對(duì)應(yīng)的光度越強(qiáng)。一般符合如下關(guān)系

1924年愛丁頓從理論上導(dǎo)出絕對(duì)光度為L(zhǎng)的恒星與其質(zhì)量M有L=kM3.5的簡(jiǎn)單關(guān)系,其中k為常數(shù)。 lg(L/L⊙)=3.8lg(M/M⊙)+0.084.2恒星光譜及其相關(guān)性質(zhì)

太陽的光譜是紅、橙、黃、綠、青、靛、紫七色，原因是什么呢？

4.2.1光譜概念的物理基礎(chǔ)

量子力學(xué)創(chuàng)立于20世紀(jì)初，是研究電子、質(zhì)子、中子以及原子和分子內(nèi)其他亞原子粒子運(yùn)動(dòng)的一門科學(xué)。相對(duì)于量子力學(xué)，牛頓力學(xué)稱為經(jīng)典力學(xué)。利用牛頓力學(xué)，人們認(rèn)識(shí)了太陽系。同樣，人們想象一個(gè)原子就是一個(gè)小太陽系：核在中心，電子在固定的軌道繞核“公轉(zhuǎn)”。但按照量子力學(xué)的說法，原子中沒有電子運(yùn)動(dòng)的軌道，只能說電子可能出現(xiàn)在什么地方。天文學(xué)包括天體力學(xué)、天體物理學(xué)等數(shù)十個(gè)分支和量子力學(xué)的建立，使人們能正確地認(rèn)識(shí)微觀世界，愛因斯坦狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論的建立改變了人們對(duì)時(shí)間和空間本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也給了天文學(xué)家更深入認(rèn)識(shí)恒星和天體的一個(gè)理論工具。4.2.2恒星光譜與氫原子譜線光譜有連續(xù)光譜，線光譜和帶光譜。太陽光譜其實(shí)并不是一條連續(xù)的光帶，而是帶有許多暗線條

氫原子光譜（巴爾默系，背景彩色是為了表示三條光譜線的位置而加進(jìn)去的）。

4.2.3

光譜在恒星研究中的應(yīng)用 1、確定恒星的化學(xué)組成 2、確定恒星的溫度 3、確定恒星的視向速度和自轉(zhuǎn)光譜型顏色表面溫度（開）典型星O藍(lán)40000~25000參宿一B藍(lán)白25000~12000參宿五A白11500~7700織女星F黃白7600~6100小犬座αG黃6000~5000太陽K橙4900~3700牧夫座αM紅3600~2600心宿二恒星光譜的分類

4.2.4恒星的光譜、顏色和表面溫度之間的關(guān)系Oh!BeAFairGirlKissMe.4.2.5恒星的赫羅圖丹麥科學(xué)家赫茨普龍(E.Hertzsprung)于1911年，天文學(xué)家羅素（H.N.Russell）于1913年，分別的繪制了恒星的光譜—光度圖。Innerradiative,outerconvectivezoneInnerconvective,outerradiativezoneCNOcycledominantPPchaindominant4.3變星和新星變星：亮度在較短時(shí)期內(nèi)有顯著變化的星為變星。新星:有少數(shù)星的亮度可在幾天內(nèi)猛增幾萬倍，較原有星等減少10-14等，把這些突然爆發(fā)的星稱為新星。超新星:超新星的爆發(fā)規(guī)模比新星還要大，它發(fā)亮?xí)r亮度的增幅為新星的數(shù)百至數(shù)千倍，拋出的氣殼速度可超過104km/s。是所有變星中最壯觀的一類，是恒星的災(zāi)變性爆發(fā)。輻射能估計(jì)為1042~1043J,拋出的物質(zhì)質(zhì)量達(dá)1~10m⊙,動(dòng)能達(dá)1043~1044J。4.3.1造父變星造父變星又稱長(zhǎng)周期造父變星或經(jīng)典造父變星，是脈動(dòng)變星的一種，這類變星的亮度變化是周期性的，一般周期在1.5～80天之間。周光關(guān)系：周期和絕對(duì)星等之間的關(guān)系。造父變星的平均絕對(duì)星等M與其周期的對(duì)數(shù)lgP近似成直線關(guān)系周光關(guān)系新星4.3.2新星和超新星

亮度會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)迅速增加，達(dá)到極大后慢慢減弱，幾年或幾十年后恢復(fù)到原來的亮度，這種星叫新星。

有些恒星爆發(fā)時(shí)規(guī)模比新星更巨大，

光度增加1億倍，這種星稱為超新星。超新星蟹狀星云（M1，或NGC1952）位于金