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恒星是如何工作的

由:克雷格•Freudenrich博士。

质量和运动

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Hertzsprung-Russell图。太阳,北半球最亮的12颗恒星,以及与天狼星和南天星相伴的白矮星。

1924年,天文学家a·s·爱丁顿(a . S. Eddington)指出,恒星的光度和质量是相关的。恒星越大(质量越大),它的亮度就越高(光度=质量3.

我们周围的恒星相对于太阳系在运动。有些在远离我们,有些在靠近我们。恒星的运动会影响我们从它们那里接收到的光的波长,就像消防车从你身边经过时发出的高音警笛会变低一样。这种现象被称为多普勒效应.通过测量恒星的光谱,并将其与标准灯的光谱进行比较,就可以测量出多普勒频移的量。多普勒频移的大小告诉我们恒星相对于我们移动的速度。此外,多普勒频移的方向可以告诉我们恒星的运动方向。如果恒星的光谱移到蓝色的结束,则恒星正向我们移动;如果频谱移到红端,那么恒星正在远离我们。同样地,如果一颗恒星在它的轴上旋转,它的频谱的多普勒频移可以用来测量它的旋转速率。

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所以你可以看到我们可以通过恒星发出的光来了解它。此外,今天的业余天文学家可以以相对较低的成本获得大型望远镜、ccd和分光镜等商用设备。因此,业余爱好者可以做同样类型的测量和恒星研究,而过去只能由专业人士完成。

星星分类:把属性放在一起

20世纪初,两位天文学家安妮·坎农(Annie Jump Cannon)和塞西莉亚·佩恩(Cecilia Payne)根据恒星的温度对其光谱进行了分类。坎农实际上进行了分类,佩恩后来解释说,一颗恒星的光谱级别确实是由温度决定的。

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恒星的光谱分类
HowStuffWorks 2018

1912年,丹麦天文学家埃纳尔·赫茨普鲁格和美国天文学家亨利·诺里斯·罗素分别绘制了数千颗恒星的光度与温度的图表,并发现了如下令人惊讶的关系。这个图叫做或者说是H-R图揭示了大多数恒星都沿着一条平滑的对角线主序左上方是热而明亮的恒星,右下方是冷而暗淡的恒星。在主序列之外,在右上方有冷而亮的恒星,在左下方有热而暗的恒星。

如果我们将光度和半径的关系应用到H-R图中,我们会发现,随着从左下对角线到右上,恒星的半径会增加:

  • 天狼星B = 0.01太阳半径
  • 太阳= 1太阳半径
  • Spica = 10太阳半径
  • 参宿七= 100太阳半径
  • 参宿四= 1000太阳半径

如果你将质量和光度之间的关系应用到H-R图中,你会发现沿着主序列的恒星从左上方的最高(大约30个太阳质量)到右下方的最低(大约0.1个太阳质量)都在变化。从H-R图中可以看出太阳是一颗普通的星星。

下表根据光度总结了宇宙中恒星的类型:

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通过光度的恒星分类
HowStuffWorks 2018

白矮星没有被分类,因为它们的恒星光谱与大多数其他恒星不同。H-R图对于理解恒星从诞生到死亡的演化也很有用。