恒星探索

□ 施若馨 聞新

星團(tuán)

什么是恒星？

恒星是宇宙中發(fā)光的物體。大多數(shù)恒星由氣體和一種帶電的等離子體組成。雖然恒星在大小上相差甚遠(yuǎn)，但是大多數(shù)恒星都能產(chǎn)生巨大的能量，這種能量的形式主要是光和熱。

恒星的種類有很多種,包括紅巨星、藍(lán)巨星、超巨星，以及各種顏色的矮星。大約75%的恒星以雙星系統(tǒng)的方式存在，即兩顆恒星非?？拷?、相互圍繞運(yùn)動。

從地球上可以看到夜空中有許多恒星。肉眼從地球上可以可看到大約6000顆恒星，因此，在任何時間，你最多可以看到3000顆恒星。恒星并不是均勻分散在宇宙中的, 由于相互間的引力作用,恒星會匯聚成星團(tuán)或星系，如銀河系超過1000億顆恒星。

恒星離我們有多遠(yuǎn)？

比鄰星

太陽是離地球最近的一顆恒星，平均距離約為1.5億千米。除了太陽，離我們太陽系最近的恒星是比鄰星，它距離太陽超過40萬億千米。這個距離是如此之大，以至于光從比鄰星傳播到太陽需要4.2年。

現(xiàn)在通過簡單的實(shí)例，介紹一些宇宙距離空間位置的概念。想象你有一輛可以在太空中旅行的神奇的飛車。如果你的車可以以每小時89千米不斷前行，從地球到月球大約需要30周，到金星需要50年，到太陽需要200年，而前往遙遠(yuǎn)的冥王星需要7500年。比鄰星是如此遙遠(yuǎn)，以至于你需要乘坐你神奇的汽車旅行5億多 年才能到達(dá)那里。

恒星的模樣

恒星的顏色表現(xiàn)出它們的溫度

恒星是什么樣子的？想想太陽吧,因?yàn)榇蠖鄶?shù)恒星都像它那樣。大多數(shù)恒星的形狀都是一個明亮的、發(fā)光的球體。他們看起來都像個發(fā)光的小圓點(diǎn)，是因?yàn)樗鼈兙嚯x地球是如此的遙遠(yuǎn)。當(dāng)然，不是所有的恒星都像太陽那樣明亮，那些用盡它們所有燃料的恒星，比如白矮星，就一點(diǎn)都不發(fā)光。

在夜空中，恒星可能很明亮，也可能很暗淡。一顆恒星看起來有多明亮，不僅取決于它與地球的距離，也取決于恒星表面的溫度和它的大小。如果兩顆恒星表面溫度相同而大小不同，大恒星會發(fā)出更多的光。但是，如果兩顆恒星大小相同而溫度不同，溫度高的恒星會發(fā)出更多的光。

恒星有不同的顏色。恒星的顏色取決于它表面的溫度。紅色的恒星溫度最低，黃色的恒星，比如太陽，溫度要高一點(diǎn)，而藍(lán)色的恒星溫度最高。

恒星的大小

比較恒星的大小

最大的恒星是超巨星，半徑大約為10億千米。這大約是太陽半徑的1500倍。天文學(xué)家將太陽定義為一顆矮星。矮星并非都小，而科學(xué)家們稱之為“矮星”,是為了區(qū)別于大得多的“巨星”。天文學(xué)家通過與太陽的半徑 相比來衡量恒星的大小。例如，超巨星天蝎座α星（Antares）的半徑大約是太陽的700倍。因此，天文學(xué)家們會說，天蝎座α星約為700個太陽半徑。而比太陽小的比鄰星，只有0.145個太陽半徑。

恒星是怎樣形成的？

一個巨大的恒星形成云

太陽和其他的大多數(shù)恒星都是由高溫氣體和等離子體組成的巨大球狀物。恒星主要由氫元素組成，剩下的幾乎全是氦元素。此外，在恒星中還有少量的其他元素。

當(dāng)慢慢旋轉(zhuǎn)的塵埃和氣體組成的巨大云團(tuán)中的一部分比它們周圍的云團(tuán)更濃密時，一顆恒星就開始形成了。由于它自身的吸引力，云團(tuán)會逐漸縮小成一個球，旋轉(zhuǎn)的速度會越來越快，并開始發(fā)熱，溫度變得非常高。當(dāng)它中心溫度升到足夠高時，一顆恒星就形成了。

恒星的年齡

恒星在其生命周期的不同階段

大多數(shù)恒星有一百萬到一千萬歲了。和人類一樣，恒星也有生命周期。恒星從形成到消失，會經(jīng)歷好幾個階段。一些恒星變得越來越暗，漸漸老去，結(jié)束生命。另一些恒星會發(fā)生大爆炸。在恒星的生命周期中，恒星從發(fā)生在它核心的氫原子核聚變反應(yīng)中獲得幾乎全部能量的時期，稱為主序階段。

恒星的生命周期有三種不同類型的模式，這取決于恒星的質(zhì)量與太陽相比是更輕、相當(dāng)還是更重。小質(zhì)量恒星表面溫度低，使用燃料的速度如此緩慢，以至于它們可以持續(xù)使用一千億到一萬億多年。中等質(zhì)量恒星可以持續(xù)使用燃料幾十億年，但是沒有小質(zhì)量恒星那么長。大質(zhì)量恒星形成迅速，生命短暫，通常不到一千萬年。大質(zhì)量恒星溫度很高，而且是藍(lán)色的。

什么是褐矮星？

一顆恒星旁的褐矮星

褐矮星是宇宙中一個暗淡的物體，它的質(zhì)量比行星重，但比恒星輕。褐矮星的大小都和木星差不多，但是質(zhì)量是木星的13倍至75倍。

褐矮星的形成過程與恒星相同，都是由宇宙中一團(tuán)巨大的、旋轉(zhuǎn)著的氣體塵埃云收縮成一個球，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，不斷升溫。溫度最高并且最亮的褐矮星發(fā)出暗紅色的光芒，就像小質(zhì)量恒星紅矮星那樣。但是褐矮星的質(zhì)量不夠大，溫度也不夠高，不能變成恒星。相反，它繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，然后溫度變低，亮度變暗。

恒星和星群命名

星座的命名

幾千年以來，人類觀察到各種形狀的恒星，并常用神話故事中的動物或人物來命名這些恒星或星群，例如，“大熊星座”這個名字就是來源于古希臘神話。

國際天文學(xué)聯(lián)合會（IAU）是為恒星命名的權(quán)威機(jī)構(gòu)，IAU目前已經(jīng)為88個星座命名，而且大多數(shù)是在很久以前命名的。對于新發(fā)現(xiàn)的星群和恒星，IAU目前采用字母和數(shù)字為它們命名，例如，恒星“PSR J1302-6350”，字母P表示它是顆脈沖星（pulsar），后面的SR是恒星在宇宙中位置的代碼。

下期預(yù)告：水星是太陽系八大行星的第一顆行星，它內(nèi)部由半溶化的高密度鐵組成。盡管它距太陽最近，但它卻是最不容易被人們看見的行星。下期名為“太陽系中的大鐵球”，將介紹水星的組成、水星的軌道、水星的大氣層和水星的氣候等問題。