用赫罗图说明恒星演化 (用赫罗图说明太阳的演化过程)

admin 2024-12-07 38 0

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用赫罗图说明恒星演化

先告诉你原理:

用赫罗图说明恒星演化 (用赫罗图说明太阳的演化过程)

恒星的种类繁多,各具特色,为了能够系统的分析它们的性质,天文学家研究了大量的不同类型的恒星,并将它们的性质用图表示出来,这个图就称作赫罗图。

恒星的性质主要由两个参数决定,即恒星的光度和它的表面温度。

恒星的光度光度表示恒星的发光能力,即恒星在单位时间辐射出的总能量,是恒星的真实亮度。

恒星光度的大小取决于两个因素:恒星的表面积和表面温度。

表面积越大,即可以发光的面积越大,因此光度越强;表面温度越高,则发出的光能越大,因此光度也越强。

众所周知,太阳光本身是复色光,通过棱镜可以将它分为红、橙、黄、绿、蓝、青、紫等七种颜色的单色可见光,这些单色光的波长(相邻两个波峰,也就是最高点之间的长度)依次减小,而频率(波每秒振动的次数)依次增加,这样按波长(或频率)大小将它们依次排列的图案就叫光谱。

又从日常生活中可知,温度高的火焰发出的光通常呈蓝色和白色,而温度低的火焰发出的光则呈红色居多。

恒星表现也是如此,不同表面温度的恒星发出的光在各个波长(或频率)上的强度是不同的,温度越高,蓝色光的强度就越大,恒星呈蓝色,而温度越低,则红色光的强度就越大,恒星就呈红色,由此观测得到的恒星光谱的形状是不一样的。

为了便于深入研究,天文学家依温度从高到低将观测到的不同光谱型(即光谱形状)的恒星分为七类,分别称为O、B、A、F、G、K、M型恒星,每种类型的恒星都对应了相应的表面温度、颜色和光谱型。

在赫罗图中,用横坐标表示恒星的表面温度(光谱型),纵坐标表示恒星的光度(绝对星等),要注意的是表面温度从左到右是减小的。

从赫罗图中可以看出,恒星主要聚集在四个区域:第一个区域从图的左上方到右下方大致沿着对角线呈带状分布,这条带称作主星序。

统计表明90%的恒星都分布在主星序上,因此它上面的恒星分布很密集,这些恒星称为主序星,又称矮星;第二个区域在主星序右上方的一个相当密集的区域内,差不多呈水平走向,这一区域的恒星称为巨星或超巨星,因为在相同表面温度下,它们的光度比主序星光度高得多,表明它们的体积非常庞大;第三个区域在主星序左下方,这里的星表面温度很高,光度却很小,表明它们的体积很小,所以叫白矮星;第四个区域位于很右的位置,表明这些天体的温度很低,它们主要是由一些非常冰冷的星云和刚成型的恒星组成。

通过观测发现,恒星之间的光度差别非常大,天文学家根据光度的强弱将恒星分为:亮超巨星(Ia)、超巨星(Ib)、亮巨星(II)、巨星(III)、亚巨星(IV)、矮星(V)、亚矮星(VI)和白矮星(VII)。

光度强、温度高,发出蓝色光的叫热巨星或蓝巨星;而光度强、温度低,发出红色光的叫冷巨星或红巨星。

它们在赫罗图上都有比较明显的区分。

大约在1.1~1.3M⊙处可将主序分为上半主序与下半主序,它们的性质截然不同:

下半主序星(Lowermainsequencestars)的质量较小,光度较低,质光关系大致为LM2,表面温度较低(Te≤6000K),其中心温度也较低(<2.0×107K),氢燃烧以pp链为主。

存在着所谓的“表面对流区”,质量愈小的恒星表面对流区向内延伸得愈深。

由于小质量恒星氢燃烧速度较为缓慢,它们停留在主序(氢燃烧)的寿命也很长,而且质量愈小,主序寿命愈长。

除了质量非常小的恒星外,它们核心区处于辐射平衡状态,即不出现对流核心。但它们表面层(光球)下面却

上半主序星(Uppermainsequencestars)的质量较大,光度很高,质光关系大致为Lm4,表面温度大多数都超过1万度,而中心温度高达两、三千万度以上,核心氢燃烧是所谓的CNO循环反应链为主的氢燃烧核反应序列。

这些大质量恒星的热核燃烧核心处于大规模的对流状态,但都没有表面对流。

由于CNO循环热核燃烧的速率远高于p-p链,因而上半主序星的主序寿命相当短。

图是使用百科的现在条件没法做图,没工具。

补充:这完全是我自己写,gaozhenzhong你有本事去百科搜出个比我这个更详细的来看看。

这是我和一位硕士,一起合写一本关于天文方面的书里的一段,现在还在修订。

不会的话就别在这瞎喊,无证据的挑别人的毛病就是在污蔑别人的劳动成果,这只会让人看你的笑话。

热天体恒星演化

恒星的演化过程在质量与密度的关系图上清晰可见。

这些变化遵循一定的路径,尽管它们在虚线框内的位置不断移动,但始终保持着一定的规则。

图A3聚焦于这个区域,详细展示了恒星在不同生命周期中核心进行的关键热核反应过程。

恒星的演化主要受引力驱动,其总体趋势是密度的增加(表现为图中的向下移动),然而,质量的损失、碎裂、不稳定状态或爆发等过程导致质量减少,表现为图中的向左移动。

恒星的最终命运取决于其质量,热星的演化路径通常以三种冷态的终结为终点:白矮星、中子星或黑洞。

对于质量小于太阳质量(SM)的恒星,其演化路径通常沿着A线进行。

当它们离开主序阶段,恒星的核心温度和密度会显著上升,直至氦开始聚变为碳。

这个过程结束后,恒星最终会转变为白矮星。

相比之下,质量更大的恒星沿B线演变,其中心的碳可以燃烧成为镁,最终形成中子星。

C线则是一个假设性的轨迹,它代表质量超过25M的恒星,它们经历一系列热核燃烧阶段,最终可能成为黑洞,这一过程在它们生成铁后达到终点。

扩展资料

热星占有白色区。

太阳和主序星集中在一条称为热核等温带的狭窄折带上,该带对应着氢聚变成氦所需要的开氏107度的中心温度。

这些星的质量介于0.olMgh 100Mpe间。

恒星的演化过程如何?

超新星爆发以后,相当多的物质重新转化为星际物质,这表面上看来是简单的循环,但是实际上经过一系列核反应以及超新星爆发,比较轻的元素已经合成了重元素,因此在从星际物质形成恒星,而又重返星际物质的时候,重元素的成分就增高了,所以这个过程不是简单的循环和重复,而是新的条件下出现形式上相同、实质上不同的一个发展阶段,是一个否定之否定的辨证发展过程。

恒星演化的研究是从赫罗图开始的。

现在我们回过头来再看看赫罗图,首先我们来看一个像太阳这样的恒星在赫罗图上的演化途径。

在这张图上,圆圈的大小表示恒星的大小,乍看起来,这张图似乎和原来观测到的图并不一致,它的演化路径并不是观测得到的赫罗图上的某一序列,但是我们应该注意,这里的恒星演化路径是对于一个恒星画出的。

把各种不同的星都画上去,情形就不同了。

初始质量不同的星,在赫罗图上的途径和进程是不一样的。

更重要的是,某一种星,在某一阶段也就是赫罗图上某一区域停留时间越长,我们看到这一区域的星便越多。

这就像在展览馆里,人们总是在那些大家感兴趣的展品附近停留时间长,前进速度慢,正是在这些地方人最多,不就是这个道理吗?如果我们画出各种不同初始质量恒星的演化路径,并且用线的粗细来表示停留时间的长短,也就是这种星出现的多少,再来观看这幅图的全局,那正是根据观测得到的赫罗图的样子,所以恒星演化理论完全符合观测的结果。

恒星演化理论是建立在现代物理学的坚实的理论基础之上的科学结果,它的发展是十分迅速的。

在30年代,原子核反应理论的建立就已经突破了难关。

但是由于它需要进行大量的数值计算,在理论体系形成以后,有一段时间,劳动是繁重艰苦的,进展是困难缓慢的。

只是到了50年代和60年代,快速电子计算机的出现,大大加速了它的发展,现在恒星演化理论已经发展成为成熟的理论。

同太阳系起源和演化的研究相比,恒星演化理论的发展迅速而且顺利得多。

为什么竟然对于遥远的恒星比我们自己所在的太阳系的认识反倒更快得多呢?最根本的一条就是,太阳系只有一个,而恒星却有千千万万。

我们可以同时观测到处在不同演化阶段的恒星,看到恒星一生的全过程,空间的广阔弥补了时间的短暂!

不过,恒星演化的探讨并没有完结。

恒星自转和内部物质对流对恒星演化细节的影响还需要仔细考虑;密近双星间的物质交流演化进程有什么作用还在研究之中;红巨星以后的晚期过程还只是描绘了一个粗糙的轮廓,细节的计算需要用未来的更大型的电子计算机才能完成;黑洞仍在寻找之中,而且近20年来,射电天文学和空间天文学的兴起,使各种新类型的天体不断涌现,必然要提出许多的新问题,对于这些新问题的研究,将更大地丰富我们对于恒星演化的知识。

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