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恒星探索

2014-01-06施若馨闻新

太空探索 2014年8期
关键词:比邻星水星恒星

□ 施若馨 闻新

星团

什么是恒星?

恒星是宇宙中发光的物体。大多数恒星由气体和一种带电的等离子体组成。虽然恒星在大小上相差甚远,但是大多数恒星都能产生巨大的能量,这种能量的形式主要是光和热。

恒星的种类有很多种,包括红巨星、蓝巨星、超巨星,以及各种颜色的矮星。大约75%的恒星以双星系统的方式存在,即两颗恒星非常靠近、相互围绕运动。

从地球上可以看到夜空中有许多恒星。肉眼从地球上可以可看到大约6000颗恒星,因此,在任何时间,你最多可以看到3000颗恒星。恒星并不是均匀分散在宇宙中的, 由于相互间的引力作用,恒星会汇聚成星团或星系,如银河系超过1000亿颗恒星。

恒星离我们有多远?

比邻星

太阳是离地球最近的一颗恒星,平均距离约为1.5亿千米。除了太阳,离我们太阳系最近的恒星是比邻星,它距离太阳超过40万亿千米。这个距离是如此之大,以至于光从比邻星传播到太阳需要4.2年。

现在通过简单的实例,介绍一些宇宙距离空间位置的概念。想象你有一辆可以在太空中旅行的神奇的飞车。如果你的车可以以每小时89千米不断前行,从地球到月球大约需要30周,到金星需要50年,到太阳需要200年,而前往遥远的冥王星需要7500年。比邻星是如此遥远,以至于你需要乘坐你神奇的汽车旅行5亿多 年才能到达那里。

恒星的模样

恒星的颜色表现出它们的温度

恒星是什么样子的?想想太阳吧,因为大多数恒星都像它那样。大多数恒星的形状都是一个明亮的、发光的球体。他们看起来都像个发光的小圆点,是因为它们距离地球是如此的遥远。当然,不是所有的恒星都像太阳那样明亮,那些用尽它们所有燃料的恒星,比如白矮星,就一点都不发光。

在夜空中,恒星可能很明亮,也可能很暗淡。一颗恒星看起来有多明亮,不仅取决于它与地球的距离,也取决于恒星表面的温度和它的大小。如果两颗恒星表面温度相同而大小不同,大恒星会发出更多的光。但是,如果两颗恒星大小相同而温度不同,温度高的恒星会发出更多的光。

恒星有不同的颜色。恒星的颜色取决于它表面的温度。红色的恒星温度最低,黄色的恒星,比如太阳,温度要高一点,而蓝色的恒星温度最高。

恒星的大小

比较恒星的大小

最大的恒星是超巨星,半径大约为10亿千米。这大约是太阳半径的1500倍。天文学家将太阳定义为一颗矮星。矮星并非都小,而科学家们称之为“矮星”,是为了区别于大得多的“巨星”。天文学家通过与太阳的半径 相比来衡量恒星的大小。例如,超巨星天蝎座α星(Antares)的半径大约是太阳的700倍。因此,天文学家们会说,天蝎座α星约为700个太阳半径。而比太阳小的比邻星,只有0.145个太阳半径。

恒星是怎样形成的?

一个巨大的恒星形成云

太阳和其他的大多数恒星都是由高温气体和等离子体组成的巨大球状物。恒星主要由氢元素组成,剩下的几乎全是氦元素。此外,在恒星中还有少量的其他元素。

当慢慢旋转的尘埃和气体组成的巨大云团中的一部分比它们周围的云团更浓密时,一颗恒星就开始形成了。由于它自身的吸引力,云团会逐渐缩小成一个球,旋转的速度会越来越快,并开始发热,温度变得非常高。当它中心温度升到足够高时,一颗恒星就形成了。

恒星的年龄

恒星在其生命周期的不同阶段

大多数恒星有一百万到一千万岁了。和人类一样,恒星也有生命周期。恒星从形成到消失,会经历好几个阶段。一些恒星变得越来越暗,渐渐老去,结束生命。另一些恒星会发生大爆炸。在恒星的生命周期中,恒星从发生在它核心的氢原子核聚变反应中获得几乎全部能量的时期,称为主序阶段。

恒星的生命周期有三种不同类型的模式,这取决于恒星的质量与太阳相比是更轻、相当还是更重。小质量恒星表面温度低,使用燃料的速度如此缓慢,以至于它们可以持续使用一千亿到一万亿多年。中等质量恒星可以持续使用燃料几十亿年,但是没有小质量恒星那么长。大质量恒星形成迅速,生命短暂,通常不到一千万年。大质量恒星温度很高,而且是蓝色的。

什么是褐矮星?

一颗恒星旁的褐矮星

褐矮星是宇宙中一个暗淡的物体,它的质量比行星重,但比恒星轻。褐矮星的大小都和木星差不多,但是质量是木星的13倍至75倍。

褐矮星的形成过程与恒星相同,都是由宇宙中一团巨大的、旋转着的气体尘埃云收缩成一个球,继续旋转,不断升温。温度最高并且最亮的褐矮星发出暗红色的光芒,就像小质量恒星红矮星那样。但是褐矮星的质量不够大,温度也不够高,不能变成恒星。相反,它继续旋转,然后温度变低,亮度变暗。

恒星和星群命名

星座的命名

几千年以来,人类观察到各种形状的恒星,并常用神话故事中的动物或人物来命名这些恒星或星群,例如,“大熊星座”这个名字就是来源于古希腊神话。

国际天文学联合会(IAU)是为恒星命名的权威机构,IAU目前已经为88个星座命名,而且大多数是在很久以前命名的。对于新发现的星群和恒星,IAU目前采用字母和数字为它们命名,例如,恒星“PSR J1302-6350”,字母P表示它是颗脉冲星(pulsar),后面的SR是恒星在宇宙中位置的代码。

下期预告:水星是太阳系八大行星的第一颗行星,它内部由半溶化的高密度铁组成。尽管它距太阳最近,但它却是最不容易被人们看见的行星。下期名为“太阳系中的大铁球”,将介绍水星的组成、水星的轨道、水星的大气层和水星的气候等问题。

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