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100亿光年外恒星的温度怎么测?

 未来决定现在 2023-01-04 发布于河南
 很简单看颜色就行,在宇宙中颜色就等于温度计。看一颗恒星的颜色就知道它的温度,看亮度就知道它能“活”多久,看大小就能知道它经历过什么。发蓝光的恒星表面温度高达50000℃,寿命简直是昙花一现。红矮星表面温度仅为2500℃左右,寿命却能达到1000亿年。
 
图1就能很直观的看出来恒星的温度正在随着颜色的变化而变化。恒星表面颜色取决于表面温度,温度越低,颜色越偏红,温度越高,颜色越偏蓝。恒星表面颜色主要有红、黄、白、蓝4种颜色,比如我们熟悉的太阳表面颜色是黄色,是温度中等偏低的恒星。

物体越热,其发出的光的峰值波长就越短,比如红色对应的温度为3000℃左右,黄色对应的6000℃左右,白色对应1万℃左右,蓝色为2万℃左右。还有黄白、蓝白、和紫蓝等颜色,对应的温度也不同。
 
夜空中我们熟知的天狼星就是发白光,表面温度为11000℃;织女星也是发白光,表面温度为8900℃。天津四表面温度10000℃也是发白光。参宿七发蓝白光,表面温度为12000℃;轩辕十四表面温度为12000℃,同样发呈蓝白光;角宿一发蓝光,因为表面温度为20000℃。
 
有点像铁匠打铁的过程,刚开始用煤炭烧铁块是黑色的,后期随着温度的升高,颜色也会变成红色、黄色,最后变成亮白色,此时温度也达到了顶峰。而下面的炭火颜色也在变化,也是从开始的黄色到白色,再到最后的蓝色,也就是俗称的“炉火纯青”。
 
恒星光谱就相当于人类的指纹,全球没有2个人的指纹是相同的,全宇宙也没有两颗恒星的光谱是一样的,所以光谱就是恒星的“指纹”。恒星就是一颗燃烧的大火球,每颗恒星诞生的环境、物质、质量等完全不同,所以它们都有自己的“指纹”。
 
质量越大的恒星,光度越高,表面温度也越高,但是寿命也越短,所以反过来通过恒星的亮度,也能算出它的质量。恒星光谱主要分为O、B、A、F、G、K、M类型,每型光谱又分为10个次型,用0-9表示。比如目前观测的最热的恒星为O5,最暗的为M5。
 
我们的太阳属于G型光谱,一般0.8-1.2倍太阳质量的恒星都会有这个型号的光谱,会发出黄光,也叫黄矮星,表面温度在5000-6000K之间,银河系中黄矮星大概占比7.8%。
 
宇宙中95%以上的恒星都没有太阳质量大,意味着95%以上的恒星在赫罗图中处于太阳的亮度之下,可见我们的太阳还是很多有存在感的。宇宙众多恒星中,红矮星占了大约75%左右。红矮星就是指表面温度低、颜色偏红的矮星。它们的质量还不到太阳的50%,表面温度仅为2500-5000K。
 
虽然红矮星又小有暗又不热,释出的光也比太阳弱得多,有时更可低于太阳光度的万分之一。但是红矮星被称为“生命的摇篮”。红矮星更适合孕育生命,因为在红矮星的内核核聚变很缓慢,所以它们很温和寿命也非常长,寿命长达数百亿年,甚至上千亿年,这对周边行星上的生命演化来说是极为有利的。
 
恒星寿命和质量成反比的,质量越大的恒星,内部温度和压力越大,内部的核聚变反应越激烈,所以消耗的氢燃料就越多,燃烧得速度就越快,燃料消耗完后也就寿终正寝了。反之红矮星质量非常小,核聚变反应很温和,就有长达上千亿年的超长寿命。
 
蓝超巨星就像人类中的一些“英雄人物”,英雄人物虽然寿命很短,但是一生却波澜壮阔,蓝超巨星光谱型为O或B型,表面温度为10000-50000°C,质量也在太阳的10倍以上。可以说是又大、又热、又重,但是寿命极短,一般只有几千万年甚至几百万年。
 
蓝超巨星被称为宇宙中的“灯塔”,因为它们在夜空中就像灯塔那么醒目,比如猎户座的参宿七就是一颗这样的恒星,它在全天最亮的20颗恒星中排行第7名,距离我们约863光年,表面温度1.13万摄氏度,光度为太阳的12万倍,晚上我们一抬头就能轻松看到它。
 
恒星几乎所有的寿命集中在“主星序”的阶段,这个阶段恒星内部在进行氢的核聚变,燃烧时产生的能量则用来平衡引力的作用,这样张力和引力达到一个完美平衡阶段。当恒星内部的氢元素烧掉很多的时候,恒星结构就会发生变化,温度也会发生变化,颜色也会随之变化。
 
就像我们的太阳到了晚年会变成一颗红巨星,也就是经过50亿年后,太阳就会就会走到生命周期中的一个不稳定的阶段,体积会膨胀100多倍,黄光就会变成红色的光,地球也会被慢慢吞噬。 

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