正文共:2150 字 5 图 质量决定命运 新生的恒星有不同的大小,直径最小的不到太阳直径的一半,最大的可达20多倍的太阳直径;它们还有不同的颜色,从红到蓝。这些不同的特性,取决于恒星形成时所聚集的物质多少。如果恒星形成时聚集的物质更多,最终形成的恒星质量和体积就会更大,恒星的表面温度也会更高,因此会辐射波长更短的光而呈现偏蓝的颜色;反之,小质量的恒星表面温度通常更低,辐射出的光线中属于长波成分的红色更多,因此看上去偏红。而恒星质量大小对恒星的影响还远不止这些,它从一开始就决定了恒星的寿命,设计好了恒星生命的几乎一切剧情。 上面提到,恒星的颜色(本质上是光谱能量分布特征)与恒星表面的有效温度有关。这样一来,通过研究恒星光谱特征,我们就可以了解恒星的温度信息。哈佛大学天文台的皮克林从19世纪末开始,组织以安妮·坎农为首的十几位女天文学家,开展了大规模的恒星光谱分类研究。他们的研究成果最终形成了著名的恒星光谱分类方法:哈佛分类法。按照哈佛分类法,恒星按表面有效温度依次降低的顺序可以分为O-B-A-F-G-K-M几类。每一种光谱型又可以根据谱线相对强度分为1到10共十个次型。典型的O、B型星呈现蓝白色,恒星分类越靠近M型,则呈现更红的颜色。 安妮·坎农照片(摄于1922年) 图片来源:By New York World-Telegram and the Sun Newspaper [Public domain], via Wikimedia Commons 不过,哈佛分类法只考虑到了恒星的有效温度,没有考虑恒星之间还存在光度的差别。20世纪40年代,美国叶凯士天文台的威廉·摩根、菲利普·基南和伊迪丝·凯尔曼在哈佛分类法的基础上,提出了同时考虑温度和光度的叶凯士分类法(MKK系统),即在哈佛分类标记后面加上一个罗马数字来表示恒星光度,即:I,超巨星;II,亮巨星;III,正常巨星;IV,亚巨星;V,主序星;VI,亚矮星;VII,白矮星。太阳是一颗G2V型恒星,即G型恒星第2个次型的第V种,属于主序星。 太阳大气的图像 图片来源:NASA/SDO(太阳动力学天文台) 不同光谱型主序恒星的颜色、大小比较(太阳是G型主序恒星) 图片来源:©Rursus/维基百科 何谓“主序” 那么“主序”一词的来历是什么呢?这必须要说到恒星天文研究中很重要的一张图——赫罗图(见下方),图的横坐标是横行的颜色(或者温度),纵坐标是星等(或者光度)。天文学家将大量的不同恒星按照这两个特征画在一张赫罗图上,发现大部分恒星落在斜对角的一个条带上(图中标示的“主星序”)。这个条带英文叫做“Main Sequence”,翻译成汉语就是“主(星)序”。 银河系内恒星的赫罗图 图片来源:ESO/维基百科 |
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