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太阳的温度有多高?宇宙中还有比太阳温度高的恒星吗?

2020-10-21 06:31阅读(62)

太阳的温度有多高?宇宙中还有比太阳温度高的恒星吗?:在我们的太阳系中,太阳是唯一的恒星,它毫无疑问是温度最高的天体,它的表面温度就达到了5800K(开尔文温

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在我们的太阳系中,太阳是唯一的恒星,它毫无疑问是温度最高的天体,它的表面温度就达到了5800K(开尔文温度)左右,钢铁到上面都会被气化掉,而核心的温度在1500万K以上,。


但是在我们太阳系之外,有很多的恒星的温度都比我们太阳更高,通常质量比太阳更大的恒星,只要不是红巨星,其表面和内部温度都要比太阳更高一些,比如距离我们很近的天狼星,它的质量是太阳的两倍多,表面温度约9940K,比太阳表面温度高了近一倍,所以它看上去也很亮,由于距离也很近(8.6光年),所以它也是夜幕中最亮的恒星。

已知质量最大的恒星R136a1,质量在太阳的265倍以上,这是一颗蓝特超巨星,表面温度在53,000k以上,它的体积也在太阳的3万倍以上,所以这个位于大麦哲伦星云中的巨型恒星特别明亮,光度约是太阳的871万倍。

不过宇宙中表面温度最高的恒星应当属于沃尔夫-拉叶星,它实际上是大质量恒星将外围的气壳抛掉之后剩下的星核,所以它的表面温度非常高,一般都在50000K以上,普遍都在太阳表面温度的10倍以上。不过这类核心裸露的恒星非常少见,银河系中大概只有150颗左右,已知温度最高的一颗沃尔夫拉叶星的表面温度超过了20万K,是太阳表面温度的30多倍。

不过宇宙中也有恒星主序星之外的其他一些星体的表面温度更高,比如刚形成的白矮星,其温度一般都在1亿K以上,有的甚至高达30~50亿K,这种刚形成的恒星残骸密度很大,其体积和地球差不多,但质量却和太阳差不多,每立方厘米的白矮星物质质量在100公斤到10吨之间。

但是刚形成的中子星的温度更高,超新星爆发时内部可产生高达1500亿K的温度,所以形成在超新星最中心的这个时候的中子星的表面温度也会在1500亿K左右,是太阳表面温度(5800K)的2500多万倍,可以说刚形成的中子星表面温度轻松超过太阳表面温度千万倍。中子星也是一种恒星残骸,不过它的密度更大,通常其体积在直径10~30公里之间,然而其质量却比太阳还大,每立方厘米的中子星物质的质量在8000万到20亿吨之间。

不过必须指出的是,只能说白矮星和中子星这两种星体刚形成的时候温度极高,因为之后它们将处于漫长的降温过程中,至少要花费约200亿年的时间才能变成不再向外辐射热量的星球。

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每年夏天的时候我们都会深切的感受到太阳的威力,天实在是太热了。地球上的夏天为什么这么炎热?原因其实很简单,咱们北半球夏天的时候,地球只是朝着太阳轻微的点了点头,太阳光线由原来的斜射地面变成直射地面。地球的温度就上升了几十度,热的要命。

图示:太阳和地球

更何况太阳距离地球大约有1.49亿公里。这么遥远的距离对地球温度还影响这么大,太阳的温度一定是很高的。太阳的温度有多高呢?太阳是一颗恒星。所有的恒星都是自身能够发光发热的天体。太阳通过内部的核聚变反应释放出巨大的能量,太阳的表面温度就有5500℃。地球上熔点最高的金属是钨,熔点高达3380℃。但是太阳表面的温度几乎就要达到它的沸点5927℃。地球上没有一种物质在靠近太阳表面时还是固体的。

图示:太阳

太阳表面的温度就有这么高,而它的内部温度就更高了。太阳内部核心处的温度可高达1500万℃。太阳的内部不但是一个高温的世界,而且还是一个极高压的世界。这里的压力相当于3000亿个地球大气压。这里就是太阳的核聚变反应区。

太阳的温度已经高的让我们瞠目结舌,觉得不可思议。但是太阳的温度在恒星大家族中不是最高的。在恒星家族中,太阳只是一颗名不见经传的黄矮星。还有许多类型的恒星温度比它高出很多。比如属于蓝矮星的天狼星A,它的表面温度就有9600℃。这几乎是太阳表面温度的两倍了。再就是宇宙中质量最大的恒星R136a1的表面温度高达53000℃。

图示:R136a1恒星温度高达53000度

一般情况下,质量越大的恒星,它的温度就会越高。但是恒星的温度还和恒星的体积有关系,同样质量的恒星,体积越小它的温度就会越高。比太阳温度高的恒星在宇宙中比比皆是,比太阳温度低的恒星也有很多。比如距离太阳最近的恒星比邻星的表面温度大约只有2400℃到2800℃。比邻星的表面温度只有太阳的一半左右,和太阳比较起来它就“凉”多了。

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答:太阳表面温度大约是5500℃,中心温度高达1500万度;宇宙中存在很多温度比太阳高的恒星,最高的表面温度高达20多万度。


恒星的核聚变只在中心区域进行,然后再把能量传到外层,所以恒星从内到外温度递减;太阳的发光可以看成黑体,我们无需接触太阳表面,就能知道太阳表面的温度。

由太阳光谱可知,辐射波长为λ=500nm时能量最高,根据黑体辐射定律中的维恩位移定律:黑体辐射温度,与辐射最大值的波长乘积为定值,既T*λ=b=2.898*10^(-3)m·k;

可以计算出太阳表面温度为:

T=b/λ≈5800K;

对应摄氏温度大约为5500℃,这已经远远超过了地球上任何物质的熔点,比如熔点最高的单质是金属钨(3410℃),熔点最高的合金为铪合金(4215℃)。


在宇宙中,太阳的表面温度并不算高,比如还有其他恒星:

(1)天狼星A的表面温度高达9900K,天狼星B的表面温度高达2.5万度;

(2)南天恒星海山二B星,是一颗大质量高亮度的蓝变星,表面温度高达3.7万度;

(3)目前发现质量最大的恒星R136a1(约260倍太阳质量),表面温度高达5万度;

(4)距离地球8500光年的恒星WR 102,表面温度更是高达21万度;

太阳将来会演化为红巨星,然后再变为白矮星,红巨星的表面温度会有所下降,但是核心温度将升高到一亿度以上,体积膨胀几十万倍;形成白矮星时,表面温度高达几十万度,然后经过数百亿年后冷却为黑矮星。

如果恒星的质量太大,演化末期通过超新星爆发可能形成中子星,刚形成的中子星温度更是高达几百亿度,经过数万年的冷却后表面温度也高达几十万度。


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作为离地球最近的恒星,太阳的温度非常高,它的表面平均温度在5500摄氏度左右。通过光谱分析方法,或者斯特藩-玻尔兹曼定律,可以非常精确地测出太阳的表面温度。太阳的热量来源是核心区域中的氢核聚变反应,那里的温度更是高达1570万度。只有这样的高温(还有高压),氢原子核才能获得足够的动能来发生碰撞,形成氦原子核。

那么,宇宙中的其他恒星温度都有多高呢?有比太阳温度更高的恒星吗?

对于处在主序星阶段的恒星,它们的能量来源都像太阳那样,依赖于核心的氢核聚变。恒星的核聚变反应速率决定了辐射功率,进而决定了表面温度。而核聚变反应速率又与质量呈正相关,因为质量越高,引力坍缩效应越强,核聚变反应也会越剧烈。

因此,质量越大的恒星,它们的温度也会越高,光谱颜色越发呈现为蓝色,典型的代表为蓝超巨星,它们的表面温度可达数万度。反之,质量越低的恒星越冷,光谱颜色越发呈现为红色,典型的代表为红矮星,它们的温度只有大约3000度。在赫罗图上,太阳被归类为G型黄矮星。

虽然太阳是中低质量恒星,但太阳其实要比宇宙中的绝大部分恒星更热,因为太阳的质量在95%的恒星之上。宇宙中的恒星大都是质量很小的红矮星,大质量恒星在宇宙中的占比很少。

在地球上的夜空中,肉眼可见恒星的质量基本上都要大于太阳,这意味着它们的温度要高于太阳,例如,天狼星的质量是太阳的2倍,表面温度可达9700度。正因为这些恒星的质量足够大,温度足够高,它们才能亮到肉眼可见。而红矮星的又暗又小,绝大部分都是肉眼不可见。虽然比邻星是离太阳最近的恒星,但它是一颗暗淡的红矮星,我们无法用肉眼看到它。

不过,有些恒星的质量大于太阳,但它们的温度却没有太阳高,例如,参宿四的质量可达太阳的11.6倍,但它的表面温度只有3300度,这是因为参宿四已经演化到红超巨星阶段,它的体积经过了剧烈膨胀(半径相当于太阳的900倍),导致表面温度大幅度下降。不过,这并不意味着参宿四的辐射功率很低。相反,参宿四的光度高达太阳的10万倍,所以它在夜空中显得十分明亮。

R136a1是已知最重的恒星,它的质量超过太阳300倍,表面温度更是高达5.2万度。另外,宇宙中还有温度极高的沃尔夫-拉叶星,它们释放出的超强恒星风吹走了大部分外层物质,使得炽热的内部暴露在外。WR 102是已知表面温度最高的恒星,有效温度可达21万度。

此外,当恒星死亡之后,对于一定质量范围的大质量恒星,它们的炽热核心会经过极端的引力坍缩作用,最终成为中子星。当中子星刚刚形成时,其表面温度可达100万度,而核心温度更是高达1万亿度。

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对于太阳的温度有多高?宇宙中还有比太阳温度高的恒星吗之话题,我个人认为,此题有两个科学前沿问题,


先来说说太阳的温度有多高的问题,太阳是一颗能发光发热的恒星,是太阳系物质周期循环运动的主体,太阳拥有巨大的核能物质,能持续产生核聚变、核裂变和核连锁综合性燃烧的物理化学反应,能为太阳系持续散发出光和热以及尘粒流物质,为太阳系太空间万物的诞生与发展提供了孕育条件,掌控着太阳系物质的周期循环运动。太阳持续核聚变燃烧的过程,是太阳释放能量的表现过程,其强烈的温度可达2百万摄氏度或以上,燃烧过程会产生日冕、耀斑和黑子三种自然现象,并能为太阳系提供不同距离热能温差之物理现象的产生,为太阳系太空间的各类卫体物质物理属性的形成,提供了不同区域、不同温度之化学反应的温度条件。因而,太阳是一颗发光发热的火球。


再来谈谈宇宙中有比太阳温度高的恒星吗之问题,当然有。为什么会这样说呢?因为,宇宙是由数之不尽的恒星及其恒星系所构成无限空间的自然天体,我们的太阳系只是其中之一,宇宙之中每个恒星系都有其物质周期循环运动寿命的周期体现,能实现恒星及其恒星系周期性无限轮回的再生,共同来支撑着宇宙无限空间的桓存。在目前存在于宇宙无限数量的恒星及其恒星系之中,那些比太阳诞生时间还要迟的恒星,通常来看,其恒星的体积与质量会比太阳还要大,所拥有的核能物质会比目前的太阳还要多。因而,它们核聚变燃烧过程所产生的温度必然会比太阳的温度还要高,这是一种不可否认的自然现象。

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夜晚天空中的星星大部分都是和太阳一样的恒星,而太阳在恒星家族里属于中等质量恒星,表面温度5500℃,核心温度1500万℃,这个数据在恒星中其实并不出彩

宇宙中恒星的前身都是虚无缥缈的星云,当星云受到外界扰动后便会在引力作用下发生坍缩,只要坍缩的星云达到一定压力和温度后就会自动产生核聚变反应,一颗恒星从此就出现在宇宙中了,并且根据质量的不同开始它短则几百万年长则上千亿年的恒星生涯。

恒星的光和热都是由核聚变带来的,而核聚变反应会源源不断的消耗恒星内部的氢元素,当氢元素消耗殆尽时恒星也就抵达生命尽头了,一般来说我们宇宙的恒星质量越小内部核聚变反应就越平和,温度就会越低相应的寿命也会越长。

太阳只是一颗黄矮星,内部核聚变反应足以让太阳活100亿年左右,而我们所熟知的天狼星是一颗蓝矮星,表面温度10000℃,内部核聚变反应远比太阳剧烈,这就导致它的寿命只有10亿年。而距离我们最近的半人马座比邻星则是一颗红矮星,表面温度在2670℃到3100℃之间,寿命可达上千亿年。

在我们宇宙的恒星家族里,红矮星占比达到了73%,而太阳这种黄矮星只占3%,所以比太阳温度高比太阳质量大的恒星其实在宇宙中并不多。

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炎炎夏日我们常常苦于太阳的暴晒,但殊不知和太阳的真实温度比起来我们所遭受的30℃到40℃的高温根本不值一提,因为太阳的表面温度为5500℃,核心的温度更是高达1500万℃,我们的地球只不过接收了太阳能量的22亿分之一罢了。

千百年来人类科学家一直对太阳这个天空中的“大火球”倍感疑惑,完全想不通它是怎么“熊熊燃烧”这么多年而不熄灭的。上个世纪初和核物理的发展让人类意识到了太阳的能量来源其实是内部的氢元素核聚变,正是在核心区域1500万℃的高温和3000亿地球大气压的环境下,氢元素核聚变得以持续并不断向外发出光和热 。

天文学家告诉我们宇宙中的恒星数量比地球上的沙子还要多,物理学家告诉我们内部温度越高和压力越大的环境下氢元素可以聚变的更快速,所以说宇宙中质量越大的恒星核聚变反应就越剧烈,相应的表面温度和核心温度也就越高。

太阳作为一颗中等质量的黄矮星,在它之上还同处于主序星阶段但表面温度接近10000℃的蓝矮星,比如我们所熟悉的天狼星A就是一颗典型的蓝矮星。

其实从寿命上来看温度越高的恒星反而寿命越短,这是由于它们内部核聚变反应太剧烈的缘故,并且温度高的恒星能量释放也大,这对于生命的诞生及其演化来说并不是什么好事,毕竟生命需要的是长时间稳定环境,而质量超过太阳的恒星寿命都比不上太阳。

身处于地球上的人类其实早已经能人工制造出超过太阳核心的超高温了,我国位于合肥的全超导托卡马克可控核聚变实验装置曾生成过1亿℃的高温,但保守估计可控核聚变还需要半个世纪才能搞定。

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太阳的温度有多高?宇宙中还有比太阳温度高的恒星吗?

现在正值高温酷暑时期,全国很多地方的日最高温度都已经突破30摄氏度,笔者身处东北地区的吉林省,虽然最高温度目前也仅有31、2度,比起南方一些地区要“凉爽”许多,但是走在外面暴露在太阳底下,一会儿就浑身冒汗,忍受不了了。我们知道,地球表面的热量几乎全部来自于太阳辐射,而接收到的这点能量只占到太阳向外释放能量的22亿分之一,况且从太阳到地球还要通过较长的宇宙空间,以热辐射的形式才将能量从太阳的表面传递到地球大气层,依据太阳照射时间的长短特别是入射角度的大小,地表所接收到的太阳能量会呈现不同的状态,这也是为什么地球的北半球在夏天距离太阳较远,却因为入射角度的增大,环境温度反而变得增加的重要原因。


太阳是一颗恒星,其向外释放的能量,来源于内部每时每刻都在进行着的核聚变反应,对于太阳这种规模的恒星来说,其主要成分为氢和氦,现阶段所进行的核聚变主要是以氢聚变为氦为主,具体来说,就是在核心区的高温高压条件下,通过一定几率的量子隧穿效应,使氢原子中的质子突破了原子核之间库仑力的排斥,从而进入到另外的原子核之中,与另外的质子结合形成氢的一种同位素-氘,继而再聚合为氦3和氦4,在此过程中释放相应的伽马光子、中微子和能量,这也是所谓的恒星中质子-质子链式反应。在太阳内部,还有一种核聚变类型,即碳氧循环过程,说白了,也是一种链式反应,不过所占的比重较小。


从太阳核聚变过程中所产生的能量,以不同频率的电磁波为载体,向外界传递。根据太阳发出电磁波的不同类型,可以将太阳光分为伽马射线、X射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波。科学家们根据太阳光线所形成的光谱特征,将太阳发出的光线视为黑体辐射,即假定太阳一种理想状态下的辐射源,在特定的温度和波长条件下可以释放出最大的辐射能量,这种辐射强度仅与光源发出光线的频率和光源的温度有关。据此,我们可以将我们接收到的太阳光谱,与理想状态下的黑体辐射相比较,通过同一颜色所对应的黑体辐射温度,我们就可以判定太阳表面的温度。


科学家正是应用了上述原理,在不接触或者不近距离接触太阳时,就能通过太阳光谱中辐射能量最高光线的波长或者频率,来反推太阳表面的温度。计算的方法就是应用了基尔霍夫辐射定律里面的维恩位移方程,即辐射温度与辐射能量最高值对应的光线波长二者的乘积为一定值。在太阳的光谱中,对应辐射能量最高的部分位于可见光区,具体波长为500nm,所以太阳表面的温度可以计算出的结果约为5800K,即5570摄氏度左右。


至于太阳内部的温度测算,则主要是依据温度-压强的热力学公式推导出来的,计算过程简单的说就是根据太阳体积保持稳定的条件下,太阳物质因重力向内坍缩要与内核向外的辐射压保持平衡,而辐射压的产生则是热运动作用的结果,通过计算太阳内部的压力,然后通过“多少温度才可以产生出这么大的辐射压”这种推导过程得出最终的结果,具体计算过程相对复杂一些,这里不再罗列了,得出的太阳内部温度大约在1500万K左右。


处在主序期内的恒星,其内部核聚变程度的剧烈程度,将直接关系到恒星的内核温度,继而影响着其表面温度。而恒星的质量越大,则一方面在内部参与核聚变的物质就会越多,单位时间内进行质子-质子链式反应的轻元素数量就越多,所释放的能量就越高;另一方面恒星外层物质向内的重力作用就会越明显,因内核参与核聚变物质的短期减少所引发的坍缩效应就越明显,从而推动内部核聚变越来越强烈,内核的温度也会越来越高。


通过以上的分析,我们可以看出,不同质量的恒星,其内部核反应的强度会有差异,进而所释放的能量密度会有相应的不同,根据黑体辐射定律,在地球上所接收到的恒星光谱中辐射能量最大的区间也会有差异,这也就造成了恒星所呈现的颜色有所不同。科学家们根据恒星的不同颜色,来标注恒星相对于太阳的光度比率,绘制了恒星的赫罗图,整体趋势是恒星表面温度越高,则颜色越来越倾向于蓝色,表面温度越低,则倾向于红色。这种颜色的区别,其实对应的也往往表现出恒星质量大小的差异。


太阳在能够观测到的恒星世界里,虽然属于质量中等偏下的水平,但是这种界定是基于恒星的最小质量下限与发现的最高质量的平均分布为衡量标准的,而实际上宇宙中95%以上的恒星都没有太阳的质量大,也就意味着95%以上的恒星在赫罗图中处于太阳的亮度之下。不过,仍然有不到5%处于主序期的恒星,由于质量非常大,其内部核聚变程度非常之高,表面温度也比太阳要高。例如蓝超巨星系列,其光谱类型为O或者B型,表面温度可以达到上万K甚至10万K级别,随着时间的推移,蓝超巨星在内部核聚变物质逐渐减少到一定程度后,会演化为红超巨星,表面温度随即慢慢下降。


另外,大质量恒星在处于超新星爆发的前期时,也会呈现非常高的亮度,比如WR102(人马座的沃尔夫·拉叶星),质量是太阳的19倍左右,是目前科学家们发现的表面温度最高的恒星,数值达到惊人的21万K。


当然,还有一些已经结束了主序期的恒星残骸,受到超新星爆发的影响,其表面和周围空间温度会异常高,在超新新星爆发时能达到上百上千亿K,最终的残骸继续坍缩为中子星以后,表面温度也会达到上百万K,随后将进入漫长的冷却期。

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太阳的温度有多高?

其实太阳属于黄矮星,你看到“矮”就应该大概知道它在众多的恒星中属于什么段位了。实际上,宇宙中大多数的恒星都很小,都是“矮”系列的,太阳都不算最矮的,宇宙中有的是比太阳小的恒星,比如:著名的比邻星就是红矮星,要比太阳小的多。

我们的太阳内核温度是1500万K,而表面温度大概在5770K

比邻星的表面温度仅为2,670~3,100K,这和太阳还是差得有点多的。

表面温度比太阳高的恒星

在宇宙中有很多恒星表面的温度比太阳高得多,比如:恒星是R136a1,它是目前观测到质量最大的恒星,R136a1大概是太阳质量的351倍,是一颗蓝特超巨星。它的表面温度是52,500 ± 3,000K,大概是地球温度的10倍,R136a1的亮度是太阳亮度的870万倍。

它的质量是由谢菲尔德大学的天文学家测量的。R136a1位于大麦哲伦星系的蜘蛛星云中,近剑鱼座30复合体的R136超星团中的成员,距离地球大约为165,000光年。当然,天文学中对天体的质量和距离的测量其实是运用理论模型加观测。所以,能做到数量级上对就很不错了,以上这些其实都是估算的结果,很有可能在未来发生变化。

而且,就在R136超星团中,科学家发现温度超过40000K的恒星就有好几颗。因此,宇宙并不缺温度远高于太阳的恒星,毕竟宇宙那么大,光是银河系就有1500~4000亿颗恒星。

赫罗图

可能你要问了,我们是如何知道这些恒星的表面温度的?

这个问题,不过质量其实并不能直接决定恒星的表面温度,一个恒星的表面温度和半径、光度、都有关系。如果把恒星当成黑体的辐射体,并且将其视为理想的球体,那表面面积就是4πR^2,我们就能得出下面的公式:

其中T指的恒星的表面温度,L为光度,R为半径,σ是史蒂芬-波兹曼常数,取值为 5.67*10^?8(W/m^2/K^4)。

所以,质量还没办法决定一切,还要看其他的取值,目前发现的表面温度最高的恒星是WR 102,它属于极其罕见的氧型沃尔夫-拉叶星,表面温度可以达到210000K,是地球的400倍。

之所以它的表面温度会这么高,是因为它已经接近要发生超新星爆炸了。

不知道这个时候你会不会想到中子星和白矮星。是的,之前我们讲的都是“活着的恒星”,实际上,还存在一类“死亡的恒星”,比如:中子星和白矮星,它们都是由于恒星的核心发生了坍缩才形成的,它们的表面温度都特别高。其中,中子星的温度可以达到百万K,甚至是上亿K。因此,如果非要找表面温度最高的恒星,那很有可能就是某颗中子星。

那到底恒星表面的温度有没有什么规律呢?其实还真有,那就是赫罗图

赫罗图是以恒星的绝对星等、光度相对于光谱类型或者有效温度绘制出的散布图。

听不懂没有关系,你可以简单理解成,科学家通过测量恒星的表面温度和光度,绘制出来的一张颜色和星等相互对应的图。通过大规模的观测之后,科学家发现,

大概是90%的恒星都位于赫罗图的左上角到右下角的带装上,这条带状也被称为主序带。位于主序带的恒星就被叫做主序星。

太阳其实处于主序星阶段,这属于恒星比较稳定的阶段,也是恒星的壮年。而形成恒星的分子云位于赫罗图的极右区域,随着分子云收缩,温度会逐渐升高,慢慢滑向主序带。

而恒星快不行的时候,就会逐渐离开主序带,往右上方移动,变成一颗红巨星或者红超巨星,所以这个区域也就是红巨星、红超巨星的区域,这区域的恒星的特点就是表面温度很低,但光度很高。

其实,我们还可以从赫罗图中得到很多很多的信息,在这里就不过多罗列了。下面这张图,就是太阳随着生命的进行,在赫罗图上的位置变化,而坐标轴反映了绝对星等和表面温度。也就是说,我们可以通过这张图知道太阳在生命周期内,表面温度和绝对星等的变化。当然,其实不只是太阳,而是绝大多数的恒星都可以。

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太阳的表面温度大约5500℃,而在宇宙中太阳只能算一颗中等偏小的恒星。太阳质量更大的恒星都比它更热、更亮。要系统性了解恒星的温度问题,就必须知道恒星的光谱分类。

什么是恒星光谱类型?

恒星光谱就像是恒星的指纹一样,取决于恒星的物理性质和化学组成,而天文学家利用哈佛光谱分类系统,将现有恒星分为了7种光谱型,分别是O、B、A、F、G、K、M。至于为什么是用这几个字母来分类,是因为原本是从A分到Q的,在剔除掉重复的光谱后剩下上面7个分类。

简单来说,就是以恒星发出的不同光亮颜色对应不同的温度。颜色与温度的大概对应关系如下:

以上是光谱型、恒星表面温度与恒星颜色的大概对应关系。

看了上面的表,你会有一个反直觉的发现。

宇宙中象征温度高低的颜色,竟然刚好与我们日常生活中的认知相反。比如你洗澡时,水龙头上的水温提示都是红色代表热水,蓝色代表冷水。我们也常常把红色归为暖色系,蓝色归为冷色系,而且红色总是与烈焰联系在一起的。

但实际上宇宙中,只有快要熄灭的恒星(我们称之为红矮星)才是红色的,而温度最高的恒星都是蓝色的。我们熟悉的太阳则是发着黄光的G型恒星。目前,我们知道的最亮的O型恒星是猎户座腰带上的参宿一。而宇宙中的大多数恒星其实比太阳暗淡,M型恒星我们根本看不见。

当然上面说的恒星分类,都是指的恒星主序星阶段,恒星一生中99%时间都在这个阶段。主序星这个名字的由来,是指在赫罗图主序带的恒星。

什么是赫罗图?

赫罗图是天文学里一个非常重要的一个图表,它揭示了恒星的绝对星等(即描述恒星真实发光亮度)与颜色(即光谱型)之间的关系。是由于丹麦天文学家埃希纳·赫茨普龙与美国天文学家亨利·诺里斯·罗素在20世纪初分别独立提出的,所以各取了他们名字中一个字,将此图命名为“赫罗图”。

以上是赫罗图的概念图。

左上角就是对应O型的更大更热的恒星,右下角则是M型的体积小、温度低的恒星,它们之间连接的对角线就称为“主星序”。这上面的恒星都和太阳一样进行着氢聚变。

但随着恒星核心处的氢元素消耗殆尽,恒星就会膨胀,温度不断降低,因此颜色变红成为我们常说的“红巨星”“红超巨星”,当然极少数温度特别高的蓝色恒星,也可能成为蓝巨星,而恒星变成巨星的这个过程称为“脱离主星序”

宇宙中温度高的蓝色恒星都是大块头

上图是不同类型恒星的大小对比关系。

宇宙中蓝色恒星还是比较稀少的,大约只占0.00003%,但我们晚上能看到的星星10%都是稀少的蓝色恒星,这主要是因为它们亮,以及恒星中占比最高的M型红矮星(达76.5%)肉眼完全看不见。

如果,你想找夜空中的蓝色恒星,你只需要找到猎户座就行了,它几乎全部是由巨大的蓝色恒星构成的。

寻找猎户座,你先要找到最具标志的腰带上的三颗星。其最靠右边那颗是参宿三,它就发着最强烈的蓝光,不过它看上去是三颗星里最暗的一颗,但它的质量是太阳的20倍,亮度是太阳的9万倍。另外一个蓝色恒星是位于右肩的参宿五,剩下的大都是蓝色超巨星。超巨星意味着它们核心氢已经聚变完了,成为了宇宙真正的巨大的“蓝胖子”。比如,右脚的参宿七直径是太阳直径的100倍。

而在腰带下面代表着猎户座“”的三颗星中间的那一颗,实际是猎户座星云

它距离我们1300光年,宽约24光年,只是太远,所以看起像一颗星。而猎户座左肩那颗发着红光的参宿四是一颗红巨星,天文学家认为它在未来100万年内将会超新星爆发。

总结

宇宙中比太阳更亮的蓝色恒星还是不少,但更多还是暗淡的红矮星。另外,越大越亮越热的恒星寿命越短,一般只能以百万年来计算。反而是那些最冷最暗看似快要熄灭的红色恒星寿命长,它们可以存活数万亿年。

真应了那句歌词:长得帅,老得快;长得丑,活得久!

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