邻近太阳的恒星

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邻近太阳的恒星
 
 
我们已具备了利用赫罗图进行工作的所有先决条件。首先从离太阳最近的恒星开始。这里所指的恒星是距离我们不超过 70 光年的恒星。这个距离的确是很近的,因为在我们银河系中距离最远的恒星的光大约要走 70000 年才能到达天文学家的望远镜中。现在我们所接收到的来自宇宙最远的星系的光和射电波都是在几十亿年以前,当宇宙还很年轻时发出来的。所以我们所讨论的恒星是距我们最近的恒星。然而它们又比太阳远得多,光从太阳到地球大约只需 8 分钟。而离我们最近的一颗恒星是南天的半人马座比邻星,光从那里发射到我们这里就需要 4.5 年。
 
离我们最近的恒星之所以重要,是因为我们可以比较准确地测量出它们的距离(见附录 B),然后再根据它们在天空中的亮度计算出它们的光度。当然;这里所指的是目视光度,是用带有可见光波段滤光片的光度计测量出来的。为了得到表面温度还需要用蓝光滤光片去测量恒星的亮度。根据在蓝光波段和在可见光波段(更靠近红端)测得的恒星的亮度可以知道恒星的颜色,从而得到恒星的表面温度。当确定了恒星的表面温度和目视光度以后,就可以在赫罗图中标出一个点。图 2-2 是邻近太阳的恒星的赫罗图。由图可以看出,图中的点不是均匀分布的。大多数恒星的点都落在由左上方往右下方,即由光度大的蓝星向光度小的红星走的一条带内,有一些恒星是在右上方的红巨星区域内,在左下方有三颗白矮星。
 
有 90%的恒星位于这条带内,所以天文学家把这条带称为主序。和图

 
 

 
 
 
 
为了说明恒星的光度和目视光度的区别并非很小,可以举出一颗有 10 个太阳质量的恒星,例如角宿一。
 
它的总辐射比太阳的总辐射大 1 万倍,然而它在可见光范围内的辐射只比太阳大 1000 倍。  
2-1 相比较可以看出,太阳、天狼星以及角宿一都在主序上,但御夫座ζ双星中的冷星——参宿四和天狼星的伴星不在主序上。天体物理学家把落在赫罗图中主序上的恒星称为主序星,它们是太阳附近的所谓正常恒星,而巨星和白矮星则不属于这类星。
 
主序星具有一系列重要的并和它们的质量有关的性质。人们只测出少数恒星的质量。因为只有当一颗伴星在恒星的重力场中运动时,才能在一定程度上确定它的质量。我们曾经提到通过行星的运动可以确定太阳的质量。根据天狼星伴星的运动使我们得知,天狼 A 的质量为 2.3 个太阳质量,其伴星大约为一个太阳质量。用这样的方法人们已经确定了一些恒星的质量(附录 C 给出了这个方法的基本原理)。质量最大的恒星为 30-50 个太阳质量,而质量最小的恒星只有太阳质量的十分之几。
 

 
对于能够借助伴星测量出质量的主序星,可以获得以下一些令人吃惊的结果:一定质量的恒星只能位于主序的一定位置上(图 2-3)。质量小的主序星位于主序的下端,而质量大的则位于主序的上端。沿着主序由下往上质量慢慢地增大。同时由于在赫罗图中光度也是由下往上增大,由此可知,光度越大的恒星,其质量也越大。如果我们知道两颗主序星谁的光度更大,则同时也就推知谁有较大的质量。还可以更进一步讲:对于主序星可以根据它的光度直接确定它的质量。图 2-4 给出主序星的光度随质量变化的关系。天文学家把这个规律称为质光关系。特别是我们很熟悉的主序星如:太阳、天狼 A 和角宿一都满足这个关系,而白矮星、天狼 B 因为它们不是主序星就不满足这个关系。
 

 
这样,当我们把能够观测到的邻近太阳的恒星列序时,就发现两个规律:一是在赫罗图中有一条主序存在;二是主序星满足质光关系。
 
那么它们和恒星的演化规律有什么关系?果蝇的印象问题又再次在这里浮现。我们看到了不同性质的恒星,就好像果蝇看到了不同性质的人一样。我们在主序上找到了某些外部特性的规律,但我们不知道应该怎样去解释它们。我们的情况也和果蝇很相似。果蝇可以将人按耳朵的大小进行排列,但却不知道随时间的流逝人的变化规律是什么样的。
 

 
我们已经知道人的变化情况,就可以给果蝇一个暗示。我们可以这样告诉它,人类间存在相同年龄的人群组成的年级。果蝇知道以后就能立即确定,人的性别和肤色不是演化效应,不同性别和不同肤色的人不是处于不同年龄级别的人。但是果蝇会感觉到,人体的大小和年龄是有关的。天文学家很幸运,他们发现了天空中恒星的“年级”,也就是发现了年龄相同的恒星集团。  
 

来自奇点天文网

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