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主题:恒星/特色条目

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特色条目 1

Portal:恒星/特色条目/1

哈伯太空望遠鏡拍攝的天狼星聯星系統,在左下方可以清楚的看見天狼伴星(天狼 B)。
白矮星(white dwarf),也稱為簡併矮星,是由简并态物质構成的小恆星。它們的密度極高,一顆質量與太陽相當的白矮星體積只有地球一般的大小,微弱的光度則來自過去儲存的熱能。在太陽附近的區域內已知的恆星中大約有6%是白矮星。這種異常微弱的白矮星大約在1910年就被亨利·罗素愛德華·皮克林威廉敏娜·弗萊明等人注意到。白矮星的名字是威廉·魯坦在1922年取的。

白矮星被認為是中、低質量恆星演化階段的最終產物,在我們所屬的星系內97%的恆星都屬於這一類。中低質量的恆星在渡過生命期的主序星階段,結束以融合反應之後,將在核心進行氦融合,將燃燒成3氦過程,並膨脹成為一顆紅巨星。如果紅巨星沒有足夠的質量產生能夠讓碳燃燒的更高溫度,碳和氧就會在核心堆積起來。在散發出外面數層的氣體成為行星狀星雲之後,留下來的只有核心的部份,這個殘骸最終將成為白矮星。因此,白矮星通常都由碳和氧組成。但也有可能核心的溫度可以達到燃燒碳卻仍不足以燃燒的高溫,這時就能形成核心由氧、氖和鎂組成的白矮星。同樣的,有些由 組成的白矮星是由聯星的質量損失造成的。

白矮星的內部不再有物質進行核融合反應,因此不再有能量產生,也不再由核融合的熱來抵抗重力崩潰;它是由極端高密度的物質產生的電子簡併壓力來支撐。物理學上,對一顆沒有自轉的白矮星,電子簡併壓力能夠支撐的最大質量是1.4倍太陽質量,也就是錢德拉塞卡極限。許多碳氧白矮星的質量都接近這個極限的質量,通常經由伴星的質量傳遞,可能經由所知道的碳引爆過程爆炸成為一顆Ia超新星

白矮星形成時的溫度非常高,目前發現最高溫的白矮星是行星狀星雲NGC 2440中心的HD62166,表面溫度約200000K,但是因為沒有能量的來源,因此將會逐漸釋放它的熱量並解逐漸變冷,這意味著它的輻射會從最初的高色溫隨著時間逐漸減小並且轉變成紅色。經過漫長的時間,白矮星的溫度將冷卻到光度不再能被看見,成為冷的黑矮星。但是,現在的宇宙仍然太年輕 (大約137億歲),即使是最年老的白矮星依然輻射出數千度K的溫度,還不可能有黑矮星的存在。

特色条目 2

Portal:恒星/特色条目/2

类太阳恒星的生命周期
恒星演化恒星在生命过程中所经历急遽变化的序列。恒星依据质量,一生的范围从质量最大的恒星只有几百万年,到质量最小的恒星比宇宙年龄还要长的数兆年。右方的表显示质量和恒星寿命的关联性。所有的恒星都从通常被称为星云分子云的气体和尘埃坍缩中诞生。在几百万年的过程中,原恒星达到平衡的状态,安顿下来成为所谓的主序星

恒星大部分的生命期都在以核融合产生能量的状态。最初,主序星在核心将氢融合成氦来产生能量,然后,氦原子核在核心中占了优势。像太阳这样的恒星会从核心开始以一层一层的球壳将氢融合成氦。这个过程会使恒星的大小逐渐增加,通过次巨星的阶段,直到达到红巨星的状态。质量不少于太阳一半的恒星也可以经由将核心的氢融合成氦来产生能量,质量更重的恒星可以依序以同心圆产生质量更重的元素。像太阳这样的恒星用尽了核心的燃料之后,其核心会塌缩成为致密的白矮星,并且外层会被驱离成为行星状星云。质量大约是太阳的10倍或更重的恒星,在它缺乏活力的铁核塌缩成为密度非常高的中子星黑洞时会爆炸成为超新星。虽然宇宙的年龄还不足以让质量最低的红矮星演化到它们生命的尾端,恒星模型认为它们在耗尽核心的氢燃料前会逐渐变亮和变热,然后成为低质量的白矮星

恒星的变化非常缓慢,甚至数个世纪之久也检测不出任何变化,所以单独观察一颗恒星无法研究恒星如何演化。因此,天文物理学家藉其他替代方法,例如观察许多在不同生命阶段的恒星,并且使用电脑模拟来推断恒星结构

特色条目 3

Portal:恒星/特色条目/3

主序星
主序星
图片来源: User:WerothegreatUser:Sakurambo

主序星在可显示恒星演化过程的赫罗图上,是分布在由左上角至右下角,被称为主序带上的恒星

主序带是以颜色相对于光度绘图成线的一条连续和独特的恒星带。这个色-光图就是后来埃希纳·赫茨普龙亨利·诺利斯·罗素合作发展出来,著名的赫罗图。在这条带子上的恒星就是所谓的主序星或"矮星"。

恒星形成之后,它在高热、高密度的核心进行核聚变反应,将原子转变成,并且创造出能量。在这个生命期阶段的恒星,座落在在主序带上的位置主要是依据它的质量,但化学成分和其它的因素也有一些关系。所有的主序星都处于流体静力平衡状态,它来自炙热核心向外膨胀的热压力与来自外围包层向内挤压的重力压维持着平衡。在核心温度和压力与能量孳生率有着强烈的相关性,并有助于维持平衡。在核心孳生的能量传递到表面经由光球辐射出去。能量经由辐射对流传递,而后著在其区域内会产生阶梯状的温度梯度,更高的透明度,或两者均有。

基于恒星产生能量的主要过程,主序带有时会被分成上段和下段。质量大约在1.5太阳质量以内的恒星,将氢聚集融合成氦的一系列主要程序称为质子-质子链反应。超过这个质量在主序带的上段,核融合主要是使用、和原子,经由碳氮氧循环的程序,将氢原子转变成氦。质量超过太阳10倍的主序星在核心区域会产生对流,这样的活动绘激发新创建的氦外移,并维持发生核融合所需要的燃料比例。当核心的对流不再发生时,发展出的富氦核心的外围会被氢包围着。质量较低的恒星,核心的对流区会逐步的缩小,大约在2太阳质量附近,核心的对流区就会消失。在这个质量以下,恒星的核心只有辐射,但是在接近表面会有对流。随着恒星质量的减少,对流的包层会增加,质量低于0.4太阳质量的主序星,全部的质量都在对流。

通常,质量越大的恒星在主序带上的生命期越短。当在核心的核燃料已被耗尽之后,恒星的发展会离开赫罗图上的主序带。这时恒星的发展取决于它的质量,质量低于0.23太阳质量的恒星直接成为白矮星,而质量未超过10太阳质量的恒星将经历红巨星的阶段;质量更大的恒星可以爆炸成为超新星,或直接塌缩成为黑洞

特色条目 4

Portal:恒星/特色条目/4

仙后座A的超新星
仙后座A的超新星
图片来源: NASA/JPL-Caltech

超新星(英語:Supenova)是某些恒星在演化接近末期时经历的一种剧烈爆炸。这种爆炸都极其明亮,过程中所突发的电磁辐射经常能够照亮其所在的整个星系,并可持续几周至几个月才会逐渐衰减变为不可见。在这段期间内一颗超新星所辐射的能量可以与太阳在其一生中辐射能量的总和相媲美。恒星透过爆炸会将其大部分甚至几乎所有物质以可高至十分之一光速的速度向外抛散,并向周围的星际物质辐射激波。这种激波会导致形成一个膨胀的气体和尘埃构成的壳状结构,这被称作超新星遗迹

已知存在的超新星有几种不同类型,但其形成机制都来自两种情形之一:通过核聚变产生能量的过程终止或突然启动。当一个衰老的大质量恒星核无法再通过热核反应产生能量时,它有可能会通过引力坍缩的过程坍缩为一个中子星黑洞。引力坍缩所释放的引力势能会加热并驱散恒星的外层物质。另一种形成機制为一顆白矮星可能会从其伴星那里获取并积累物质(通常是通过吸积,少数通过合并)从而提升内核的温度,以至能够将碳元素点燃并由此导致热失控下的核聚变,最终将恒星完全摧毁。当质量超过钱德拉塞卡极限(约为1.38倍太阳质量)的恒星内部的核聚变无法提供足够的能量时,恒星将走向坍缩;而当吸积过程中的白矮星质量达到这一极限时它们将会质量过高而烧毁。需要注意的是,白矮星还会通过碳氮氧循环在其表面形成一种与上述有所不同的并且规模小很多的热核爆炸,这被称作新星。一般认为质量小于9倍太阳质量左右的恒星在经历引力坍缩的过程后是无法形成超新星的。

根据估算,在如银河系大小的星系中超新星爆发的机率约为50年一次,它们在为星际物质提供丰富的重元素中起到了重要作用。同时,超新星爆发产生的激波也会压缩附近的星际云,这是新的恒星诞生的重要启动机制。

超新星的英文名称为supernovanova拉丁语中是“新”的意思,这表示它在天球上看上去是一颗新出現的亮星(其实原本即已存在,因亮度增加而被认为是新出现的);前缀super-是为了将超新星和一般的新星相区分,也表示了超新星具有更高的亮度,以及更稀少的分布和不同的形成机制。根据韦氏词典supernova一词最早在1926年见于出版物中。

特色条目 5

Portal:恒星/特色条目/5

Four images of Sun
Four images of Sun
图片来源:NASA's STEREO

太陽是位於太陽系中心的恆星,它幾乎是熱電漿磁場交織著的一個理想球體。其直徑大約是1,392,000(1.392×106公里,相當於地球直徑的109倍;質量大約是2×1030千克(地球的330,000倍),約佔太陽系總質量的99.86%。从化學組成来看,太陽質量的大約四分之三是,剩下的幾乎都是氦,包括和其他的重元素質量少於2%。

太陽恆星光譜分類G型主序星(G2V)。雖然它是白色的,但因為在可见光的頻譜中以黃綠色的部分最為強烈,從地球表面觀看時,大氣層的散射使天空成為藍色,所以它呈現黃色,因而被非正式的稱為“黃矮星”。

光譜分類標示中的G2表示其表面溫度大約是5778K(5505°C),V则表示太陽像其他大多數的恆星一樣,是一顆主序星,它的能量來自於氫融合成氦的核融合反應。太陽的核心每秒鐘燃燒6.2億的氫。太陽一度被天文學家認為是一顆微小平凡的恆星,但因為銀河系內大部分的恆星都是紅矮星,現在認為太陽比85%的恆星都要明亮。太陽高溫的日冕持續的向太空中拓展,創造的太陽風延伸到100天文單位遠的日球層頂。這個太陽風形成的“氣泡”称为太陽圈,是太陽系中最大的連續結構。

太陽目前正在穿越銀河系內部邊緣獵戶臂的本地泡區中的本星際雲。在距離地球17光年的距離內有50顆最鄰近的恆星系(最接近的一顆是紅矮星,被稱為比鄰星,距太阳大約4.2光年),太陽的質量在這些恆星中排在第四。

特色条目 6

Portal:恒星/特色条目/6

蒭藁增二(Mira)
蒭藁增二(Mira)
Photo credit: Harvard-Smithsonian/NASA

蒭藁增二(ο Cet / 鲸鱼座ο)是一颗红巨星,位于鲸鱼座,距离地球约418光年,英文名Mira,直译为"米拉"。

蒭藁增二是一對聯星,主星蒭藁增二A是紅巨星,伴星蒭藁增二B是白矮星。蒭藁增二A本身是一顆振盪的變星,可能是除了大陵五之外,第一顆被發現的非超新星變星。而除了怪異的船底座η之外,蒭藁增二是天空中最明亮的週期變星,但在週期內部分的時間會成為肉眼看不見的10等星。他的距離並不是很正確的,在希巴谷衛星探測之前被認為是約220光年,(1)之後的資料認為是417光年,但是誤差可能高達14%。

蒭藁增二是長周期的米拉變星樣本恆星,它和其他已知道的6,000多顆都是紅巨星,這類以表面的振盪造成光度增加與減少的變星,週期範圍從80天至超過1,000天。在蒭藁增二個別的情況中,平均光度為可以被注意到的3.5等星。在每一個週期的變化中,當光度增加時可以亮達2.0等,降低時則降至4.9等,光度變化的範圍達到15倍,而在歷史上的紀錄則是這個數值的三倍甚至還要更高。歷史上曾記錄到的最低光度在8.6到10.1等之間,在星等上差了四等級,整個擺動範圍的絕對最大和絕對最小值的差距達到1,700倍。有趣的是,雖然蒭藁增二輻射出的能量多數都在紅外線,但在這個波段的光度變化只有兩個星等,(2)光度曲線的變化大約是以100天的時間增加,然後以兩倍長的時間下降,在BAV([1])可以看見最近的光度曲線

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