18新利最新登入恒星是如何工作的

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银河系
照片由美国航天局

这是一个黑暗、清晰、没有月亮的夜晚。你仰望天空。你可以看到成千上万的星星安排在模式或星座。来自这些恒星的光已经走了很远的路去地球。但明星是什么?18新利最新登入他们是有多远?他们都是一样的吗?还有其他行星周围吗?

在本文中,我们将着眼于恒星的奇妙世界。我们将研究恒星的性质,类型的恒星,恒星如何形成以及如何同恒星死亡。18新利最新登入如果你读过18新利最新登入太阳是如何工作的,你已经知道了很多关于地球最近的恒星的本质。当你阅读下面的页面,你会发现更多的夜空中你能看到什么。

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明星和他们的属性

恒星是巨大的,发光的球的热气体,主要是氢和氦。有些恒星相对较近(最接近30恒星在40秒差距)和其他人远,很远。天文学家使用方法可以测量的距离视差,其中一颗恒星在天空中的位置的变化在不同的时间测量。一些恒星在天空上,其他同伴(双星)和一些大的一部分集群包含数以千计数以百万计的恒星。并不是所有的明星都是相同的。明星有所有尺寸、亮度、温度和颜色。

明星有许多功能,可以通过研究来衡量他们发出:

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  • 温度
  • 谱或波长发出的光
  • 亮度
  • 光度
  • 大小(半径)
  • 质量
  • 运动(朝向或远离我们,旋转速度)

如果你学习明星,你会想要这些术语的词汇表:

  • 绝对星等——恒星的视星等如果距地球10秒差距
  • 视星等——从地球上观测到恒星的亮度
  • 光度——总能量发出每秒一个明星
  • 秒差距-距离测量(3.3光年,19.8万亿英里,33万亿公里)
  • 光年-距离测量(6万亿英里,10万亿公里)
  • 光谱——恒星发出的各种波长的光
  • 太阳质量——太阳的质量;1.99 x 1030.公斤(地球330000倍)
  • 太阳半径——太阳的半径;418000英里(696000公里)

温度和光谱

一些明星非常热,而另一些则很酷。你可以告诉星星发出的光的颜色。如果你看看煤木炭烧烤,你知道红色发光的煤比白热的冷却器。明星也是如此。蓝色或白色恒星温度比黄色的恒星,这是温度比红星。所以,如果你看看最强的颜色或恒星发出的光的波长,然后你可以计算它的温度(温度k = 3 x 106在纳米/波长)。一个恒星的光谱也可以告诉你明星因为不同元素的化学元素(例如,氢、氦、碳、钙)吸收不同波长的光。

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亮度、亮度和半径

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从看到的猎户座航天飞机奋进号(STS-54)
照片由美国航天局

当你看夜晚的天空,你可以看到一些星星比其他人更聪明如图片所示的猎户星座。18新利最新登入

两个因素决定一个恒星的亮度:

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  1. 光度——18新利最新登入它让多少能量在给定的时间
  2. 距离——18新利最新登入离我们有多远

探照灯比小手电筒的光。探照灯更明亮。如果探照灯是5英里(8公里)远离你,但是它不会是光明的,因为光强度随距离的平方。18新利最新登入探照灯5英里从你看起来明亮如小手电筒的6英寸(15厘米)远离你。明星也是如此。

天文学家(专业或业余)可以测量恒星的亮度(提出)的光线通过光度计电荷耦合器件(CCD)的望远镜。如果他们知道恒星的亮度和明星之间的距离,可以计算出恒星的光度:

[光度=亮度x 12.57 x(距离)2]

光度也与恒星的大小有关。更大的恒星,它让更多的能量就越明亮。你也可以看到这木炭烤架上。三个发光的红木炭煤球推出更多的能量比一个发光的红色木炭煤球在相同的温度。同样,如果两颗恒星的温度相同但不同大小,然后大比小明星会更明亮。请参阅侧栏的公式显示恒星光度与它的大小(半径)及其温度。18新利最新登入

质量和运动

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Hertzsprung-Russell图。太阳,12最耀眼的北半球和白矮星同伴星天狼星和南河三所示。18新利最新登入
照片由美国航天局

1924年,天文学家a s Eddington显示恒星的光度和质量相关的。18新利最新登入更大的恒星(即。更大),它是明亮的(光度=质量3)

恒星周围正在对我们太阳系。一些远离我们,正在向我们走来。恒星的运动影响我们收到他们的波长的光,就像尖锐的声音从一个消防车警笛低随着卡车过去的你。这种现象被称为多普勒效应。通过测量恒星的光谱,比较标准灯的光谱,然后可以测量多普勒频移的量。多普勒频移的数量告诉我们明星正以多快的速度相对于我们。18新利最新登入此外,多普勒频移的方向可以告诉我们恒星的运动的方向。如果恒星的光谱是转向了蓝色的结束,那么明星正朝着我们;如果频谱转向了红端,那么明星是远离我们。同样地,如果一个明星在其轴线旋转,多普勒频移的光谱可以用来测量旋转速度。

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所以你可以看到,我们可以告诉很多关于一个明星从它发出的光。此外,业余天文学家今天设备如大型望远镜,ccd和分光镜商用以相对低的成本。因此,业余爱好者可以做同样的类型的测量和恒星的研究,由专业人员完成。

恒星分类:把属性联系在一起

在1900年代初,两个天文学家,安妮跳炮和塞西莉亚佩恩,恒星的光谱分类根据其温度。大炮实际上做了分类和佩恩后来解释说,一个恒星的光谱类确实是由温度决定的。

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恒星的光谱类
18新利最新登入HowStuffWorks 2018

1912年,丹麦天文学家Ejnar Hertzsprung和美国天文学家亨利诺里斯罗素独立画成千上万的星星的亮度与温度,发现一个令人惊讶的关系如下所示。18新利最新登入这张图叫做Hertsprung-Russell或者H-R图显示,大部分的恒星沿着光滑斜曲线称为撒谎主序用热发光的恒星在左上角和酷,昏暗的右下方的星星。从主序列,有酷,明亮的恒星在右上角和热,昏暗的左下角的星星。

如果我们应用H-R光度和半径之间的关系图,我们发现恒星的半径增加你继续左下角斜向右上方:

  • 天狼星B = 0.01太阳半径
  • 太阳太阳半径= 1
  • 穗状花序= 10个太阳半径
  • 参宿七= 100太阳半径
  • 参宿四= 1000太阳半径

如果你对H-R应用质量和亮度之间的关系图,你发现恒星沿着主序不同最高(大约30倍太阳质量)左上角的最低(约0.1太阳质量)底部。正如你所看到的从H-R图,我们的太阳是平均明星。

表总结了类型的恒星在宇宙中根据光度:

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类恒星的光度
18新利最新登入HowStuffWorks 2018

白矮星明星不分类,因为他们的恒星光谱不同于大多数其他恒星。H-R图也很有用对于理解恒星的进化从出生到死亡。

一个明星的生活

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气体在恒星形成区域支柱- M16(鹰星云)
照片由美国航天局

正如我们前面所提到的,星星是气体的大型球。新恒星形成从大型、冷(10 k)的尘埃和气体(主要是氢气),现有的恒星在星系之间。

  1. 通常,某种类型的重力扰动发生到云如附近恒星的通道或爆炸的冲击波超新星
  2. 扰动造成团内形成云。
  3. 团内崩溃气体内重力。
  4. 的崩溃丛压缩和加热
  5. 的崩溃丛开始旋转和变平成盘。
  6. 盘继续旋转得更快,吸引更多的向内气体和尘埃,并加热
  7. 约一百万年左右之后,小,热(1500 k),密度在圆盘的中心核心形式被称为原恒星
  8. 随着气体和尘埃圆盘内继续下跌,他们放弃了能量原恒星,这升温更多的
  9. 当原恒星的温度达到700万k时,氢开始保险丝使氦和释放能量。
  10. 物质继续下降到年轻恒星崩溃了数百万年,因为重力大于通过核聚变向外施加压力。因此,原恒星的内部温度升高
  11. 如果足够的质量(太阳质量的0.1或更高版本)崩溃到足够热的原恒星和温度持续融合,然后原恒星有大量释放天然气的形式喷射被称为双相流。如果质量是不够的,明星不形式,而是成为一个棕矮星
  12. 双相流清理气体和尘埃从年轻恒星。一些气体和尘埃可能后来收集形式行星

向外的年轻恒星现在稳定在氢聚变的压力平衡内在的重力。星进入主序;它位于主序取决于它的质量。

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现在,明星是稳定的,我们一样的部分太阳:

  • 核心——核聚变反应发生
  • 辐射区——光子携带能源的核心
  • 对流区——对流带向表面能量

18新利最新登入然而,内部可能不同层的位置。恒星比太阳大太阳和那些有上述层的顺序。恒星比太阳大好几倍的核和辐射对流层深外层。相比之下,恒星之间的中间太阳和最巨大的恒星可能只有一个辐射层。

生活在主序列

在主序星燃烧氢融合成氦。大明星往往有较高的核心温度比小明星。因此,大明星迅速燃烧氢燃料的核心,然而,小恒星燃烧更缓慢。的时间,他们花在主序取决于氢多快被用完了。18新利最新登入因此,大质量恒星有更短的寿命(太阳燃烧了大约100亿年)。一旦发生氢在核心取决于恒星的质量。

一个明星的死亡

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哈勃太空望远镜拍摄的臭鸡蛋行星状星云
照片由美国航天局/太空望远镜科学研究所

几十亿年后它的生命开始,一个明星会死去。18新利最新登入恒星是如何死去,然而,取决于什么类型的明星。

星星像太阳

氢燃料核心运行时,它将合同的重压下重力。18新利最新登入然而,一些氢聚变将发生在上层。为核心的合同,它升温。这热上层,使其扩大。外层扩大,恒星的半径将会增加,它将成为一个红巨星。红巨星的太阳的半径将超越地球的轨道。在某种程度上在这之后,将成为核心热得足以使氦融合成碳。氦燃料耗尽时,核心将扩大和酷。上层将扩大和喷射材料收集在垂死恒星形成行星状星云。最后,将冷却到一个核心白矮星然后最终变成一个黑矮星。整个过程需要几十亿年。

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超新星1987 a周围的环”width=
哈勃太空望远镜的照片比超新星1987 a
照片由美国航天局/太空望远镜科学研究所

星星比太阳更大

这些恒星核心运行时的氢,氦聚变为碳就像太阳一样。18新利最新登入然而,氦后,他们的质量是足够碳聚变为更重的元素,如氧、霓虹灯、硅、镁、硫和铁。一旦核心转向铁,它不再可以燃烧。星崩溃的自身重力和铁芯升温。质子和电子的核心变得如此紧密合并形成中子。在不到一秒,铁芯,大小的地球收缩,中子核心半径约6英里(10公里)。恒星的外层内落在中子核心,从而进一步破碎。核心加热到几十亿度和爆炸(超新星),从而释放大量的能量和物质进入太空。超新星能发起恒星形成的冲击波在其他星际云。可以形成一个核心的残骸中子星或者一个黑洞根据原恒星的质量。

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