主题:恒星/特色条目

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特色条目列表

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特色条目 1

Portal:恒星/特色条目/1

白矮星(white dwarf),也称为简并矮星,是由简并态物质构成的小恒星。它们的密度极高,一颗质量与太阳相当的白矮星体积只有地球一般的大小,微弱的光度则来自过去储存的热能。在太阳附近的区域内已知的恒星中大约有6%是白矮星。这种异常微弱的白矮星大约在1910年就被亨利·罗素爱德华·皮克林威廉敏娜·弗莱明等人注意到。白矮星的名字是威廉·鲁坦在1922年取的。

白矮星被认为是中、低质量恒星演化阶段的最终产物,在我们所属的星系内97%的恒星都属于这一类。中低质量的恒星在渡过生命期的主序星阶段,结束以融合反应之后,将在核心进行氦融合,将燃烧成3氦过程,并膨胀成为一颗红巨星。如果红巨星没有足够的质量产生能够让碳燃烧的更高温度,碳和氧就会在核心堆积起来。在散发出外面数层的气体成为行星状星云之后,留下来的只有核心的部分,这个残骸最终将成为白矮星。因此,白矮星通常都由碳和氧组成。但也有可能核心的温度可以达到燃烧碳却仍不足以燃烧的高温,这时就能形成核心由氧、氖和镁组成的白矮星。同样的,有些由 组成的白矮星是由联星的质量损失造成的。

白矮星的内部不再有物质进行核聚变反应,因此不再有能量产生,也不再由核聚变的热来抵抗重力崩溃;它是由极端高密度的物质产生的电子简并压力来支撑。物理学上,对一颗没有自转的白矮星,电子简并压力能够支撑的最大质量是1.4倍太阳质量,也就是钱德拉塞卡极限。许多碳氧白矮星的质量都接近这个极限的质量,通常经由伴星的质量传递,可能经由所知道的碳引爆过程爆炸成为一颗Ia超新星

白矮星形成时的温度非常高,目前发现最高温的白矮星是行星状星云NGC 2440中心的HD62166,表面温度约200000K,但是因为没有能量的来源,因此将会逐渐释放它的热量并解逐渐变冷,这意味着它的辐射会从最初的高色温随着时间逐渐减小并且转变成红色。经过漫长的时间,白矮星的温度将冷却到光度不再能被看见,成为冷的黑矮星。但是,现在的宇宙仍然太年轻 (大约137亿岁),即使是最年老的白矮星依然辐射出数千度K的温度,还不可能有黑矮星的存在。

特色条目 2

Portal:恒星/特色条目/2

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聚变产生能量的状态。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
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,核聚变主要是使用、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,并维持发生核聚变所需要的燃料比例。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
图片来源: NASA/JPL-Caltech

超新星(英语: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。另一种形成机制为一颗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现的亮星(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
图片来源:NASA's STEREO

太阳是位于太阳系中心的恒星,它几乎是热等离子磁场交织着的一个理想球体。其直径大约是1,392,000(1.392×106公里,相当于地球直径的109倍;质量大约是2×1030千克(地球的330,000倍),约占太阳系总质量的99.86%。从化学组成来看,太阳质量的大约四分之三是,剩下的几乎都是氦,包括和其他的重元素质量少于2%。

太阳恒星光谱分类G型主序星(G2V)。虽然它是白色的,但因为在可见光的频谱中以黄绿色的部分最为强烈,从地球表面观看时,大气层的散射使天空成为蓝色,所以它呈现黄色,因而被非正式的称为“黄矮星”。

光谱分类标示中的G2表示其表面温度大约是5778K(5505°C),V则表示太阳像其他大多数的恒星一样,是一颗主序星,它的能量来自于氢融合成氦的核聚变反应。太阳的核心每秒钟燃烧6.2亿的氢。太阳一度被天文学家认为是一颗微小平凡的恒星,但因为银河系内大部分的恒星都是红矮星,现在认为太阳比85%的恒星都要明亮。太阳高温的日冕持续的向太空中拓展,创造的太阳风延伸到100天文单位远的日球层顶。这个太阳风形成的“气泡”称为太阳圈,是太阳系中最大的连续结构。

太阳目前正在穿越银河系内部边缘猎户臂的本地泡区中的本星际云。在距离地球17光年的距离内有50颗最邻近的恒星系(最接近的一颗是红矮星,被称为比邻星,距太阳大约4.2光年),太阳的质量在这些恒星中排在第四。

特色条目 6

Portal:恒星/特色条目/6

 
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"。

蒭藁增二是一对联星,主星蒭藁增二A是红巨星,伴星蒭藁增二B是白矮星。蒭藁增二A本身是一颗振荡的变星,可能是除了大陵五之外,第一颗被发现的非超新星变星。而除了怪异的船底座η之外,蒭藁增二是天空中最明亮的周期变星,但在周期内部分的时间会成为肉眼看不见的10等星。他的距离并不是很正确的,在希巴谷卫星探测之前被认为是约220光年,(1)之后的资料认为是417光年,但是误差可能高达14%。

蒭藁增二是长周期的米拉变星样本恒星,它和其他已知道的6,000多颗都是红巨星,这类以表面的振荡造成光度增加与减少的变星,周期范围从80天至超过1,000天。在蒭藁增二个别的情况中,平均光度为可以被注意到的3.5等星。在每一个周期的变化中,当光度增加时可以亮达2.0等,降低时则降至4.9等,光度变化的范围达到15倍,而在历史上的纪录则是这个数值的三倍甚至还要更高。历史上曾记录到的最低光度在8.6到10.1等之间,在星等上差了四等级,整个摆动范围的绝对最大和绝对最小值的差距达到1,700倍。有趣的是,虽然蒭藁增二辐射出的能量多数都在红外线,但在这个波段的光度变化只有两个星等,(2)光度曲线的变化大约是以100天的时间增加,然后以两倍长的时间下降,在BAV([1])可以看见最近的光度曲线

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