主题：[分享]恒星的演化

	冯天岳      主讲:    用宇宙斥力解释类星体高红移 建立后星系宇宙模型

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    下图中，星体离我们越远，变得越小，光谱线越往红端移。

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网页制作与更新：冯天岳        fty163@163.com 
2005.10.5.建
2007.7.21.更新

IAU

中国科学院  国家天文台 崔辰州博士 应邀参加第26届
   IAU（国际天文**合会）大会

崔辰州博士 将及时用电子邮件报导大会的消息

　http://vuoie.lamost.org/

变星的奥秘

《太空探索》2004年第4期　　科普知识-宇宙之谜

在夏日晴夜纳凉时，我们所见的万千恒星总是闪闪烁烁，从无安定的时刻，正是这万千"眨着小眼睛"的星星，引起了人们无限的思索......
　　
　　星光为什么闪烁
　　
　　应当说，绝大多数恒星在肉眼看来，至少在有生之年中是没有变化的，不然"恒星"也是浪得虚名了。平时所见的星光闪烁不停，其真正原因还是在于地球的大气层。因为地球大气各处的温度、湿度、压力、风向等总是各不相同，于是就造成各种气流总在不停地流动，而气流的变化完全是无序的，就会使星光受到不同程度的扭曲，于是星光就显得闪烁不定了。而星光是否闪烁，也往往成为我们从星海中识别行星的一个好方法--行星的光一般是稳定不闪的。

 
"魔星"真是变星吗?
　　
　　出现于秋夜的英仙座中间，有一颗闪闪发光的英仙 β，西方古人认为这是"女妖"的眼睛，我国古代则称其为"大陵五"（陵是皇家的坟墓），阿拉伯人称之为"阿哥尔"--变幻莫测的神灵。测量表现，它最亮时与最暗时的光强相差近3倍。人们对此一直大惑不解，只得以"魔星"二字了结。1783年，英国一个19岁的聋哑青年古德里克，通过长期观测，终于揭开了其中的奥秘--原来，"魔星"是一对彼此靠得很近的双星，它的明暗变化是像日食那样，二星在绕转时互相掩挡造成的，并非是星光在变化，是一种"假变星"。
　　
　　星光真是永恒不变的吗?

但宇宙中也确实存在着光度真在不断变化的变星，最早确定真是变星的是鲸鱼o (中文名藁增二)。它最亮时比北极星还要明亮，但多数时候只是一颗相当暗的5等星，还有不少时候它竟然会"消失"得干干净净--最暗时竟只有10等，比最亮时暗了2000多倍!而且它的光变 "周期"无常，为310～370天，平均为331.6天。所以古人称其为"米拉" --怪星。米拉是一颗红超巨星，半径是太阳的460倍，但质量只比太阳大10倍，其平均密度只是太阳的千万分之一，相当于离地面100千米高空处的大气密度。
　　
　　缘何称它"量天尺"

在仙王座中，有着一颗不同凡响的"造父一"(仙王 δ)。这是现代天文学家的"掌上明珠"，因为它代表了颇有特色的一类变星--造父变星，这类为数众多的变星有一个十分重要的特性：它的光变周期与其绝对星等密切相关(周光关系)。换言之，人们可以从它的光度变化的周期，很易得到它的真正的光度(绝对星等)，从而把此与它的亮度(视星等)一比照，也就得到了这颗星体离我们的距离。这对测量比较遥远星体的距离尤其有效，所以它成了天文学家手中的"量天尺"。
　　
　　星光为什么会有变化
　　
　　现在已经知道，宇宙中确有许多如藁增二、造父一那样货真价实的变星。事实上，变星是恒星经红巨星阶段之后，有些就会进一步演化成变星。在变星阶段，它们显得很不"安分"，整个星体像一个气球，在打气时膨胀起来，星光随之变亮；但膨胀到一定时候，它又会慢慢"泄气"，星体的收缩则使星光变暗...... 而且这种胀缩相当有规律，就像我们的心脏跳动那样，节律很均匀。所以人们也把它们称为"脉动变星"。当然，脉动变星毕竟不是心脏，因为这类变星的星体本身大小一直在变化，而心跳并不会引起心脏大小的变化。
小知识
　　
　　何谓变星?
　　凡是在较短的时期内(几年或更短)，其亮度能用观测仪器观察到变化的那些恒星都称为变星。
　　按照亮度和光谱的变化，变星大体上可分为几何变星和物理变星两大类。
　　几何变星包括食变星和星云变星。食变星，即交食双星，其亮度的变化是由两子星相互交食引起的，星云变星的亮度变化则是由于来自星体的光被包裹着它的气体和尘埃云的状态变化所引起的。
　　物理变星包括脉动和爆发变星。因恒星本身的体积作周期性膨胀和收缩而引起亮度变化的恒星属脉动变星，亮度突然激烈增强的变星为爆发变星。亮度变化的起因是星体本身的爆发，新星和超新星是两种主要的爆发变星。在银河系内已发现约3万颗变星。
http://www.zydg.net/magazine/html/132/132965.htm

变星（variable star）

星光强度有变化的恒星。亮度的变化可以是周期的，半规则的或完全不规则的。按光变的起源和特征，可将变星划分为3大类：食变星、脉动星和爆发星。食变星是双星系统中的一个子星。当从地球上看去，该子星是在其伴星之前通过时，部分地屏遮住伴星的光；而伴星在该子星之前通过时，又部分地屏遮住该子星的光。每当上述情况发生时，双星系统的亮度会出现起伏。双星大陵五可能是最具有代表性的一个食变星。大陵五的西语名称是algol，意为闪烁之魔。另外两种类型的变星和食变星不同。它们都是自身变光的变星。也就是说，它们发出的辐射能随时间而改变。脉冲变星是自身周期地膨胀和收缩，致使它们的亮度和大小都有脉动。造父变星和天琴RR型是脉动变星的两种典型代表。爆发变星中包括新星、超新星等。突然爆发出辐射能的变星。亮度的突然增大只持续很短时间，随后又缓慢变暗。右上动画为连续拍摄的变星图像处理而成，中间偏下为变星。

http://www.kepu.gov.cn/zlg/yuzhou/b24.htm

变星与量天尺

主 页  恒星的命名  测量恒星的距离  恒星的特征  双星、聚星和星团  赫罗图 恒星的演化

在形形色色的恒星世界中，有些星的亮度总在变化，你隔一天甚至隔几个小时再去看它时，它的亮度已与先前的不一样了，像这样亮度在较短时间发生显著变化的恒星称为变星。全天亮星中至少有三分之一是变星。变星的种类较多，造父变星是其中最主要的一种 , 它们的光度变化是由星体本身周期性的膨胀和收缩引起的。

造父变星的名字是因为这类变星之中有一个非常有名的成员一一仙王座δ星，它的中国星名叫做造父一，所以天文学家就把这类变星都叫做造父变星。仙王座δ星的光变周期也是由英国年轻的聋哑天文学家古得利克在 1784 年首先发现的。仙王座δ星位于天空北部，用肉眼就很容易看到，它的亮度极小时为 4.4 等，极大时为 3.7 等。它的光变周期很有规律，为 5 天 8 小时 47 分 28 秒。后来，人们陆陆续续又发现了很多与仙王座δ星类似的变星，它们的光变周期各不相等，但大多数在 1-50 天，而且以 5-6 天的为最多。北极星也是一颗造父变星。

1912 年，美国哈佛天文台的女天文学家勒维特观测了河外星系小麦云中的 25 颗造父变星，她把这些造父变星按其光变周期从短到长排列起来，意外的结果出现了：这些变星的视亮度也严格地按相同的顺序排列，光变周期越长的造父变星视亮度也越大。这个结果说明，造父变星的视星等与光变周期之间存在着某种确定的关系。

由于小麦云距离我们非常遥远，因此，可以认为这个星云内的各个造父变星与我们之间的距离基本是一样的。我们知道，恒星的绝对星等是把所有恒星都放在同一个距离上比较它们的亮度。所以， 这 25 颗造父变星的视星等可以代表它们的绝对星等。于是，我们就得到了造父变星绝对星等 ( 光度 ) 和周期之间的关系，简称周光关系。用绝对星等作纵坐标，光变周期作横坐标，就得到了周光关系曲线。但这个曲线是根据视星等与光变周期的关系推出来的，坐标的零点需要重新确定。只要能知道勒维特观测的 25 颗造父变星中的一颗星的距离，零点马上就能确定。但是，小麦云是距离极其遥远的河外星系，当时还没有任何办法能够测出它的距离究竟有多远，25 颗造父变星的距离全部无法知道。后来天文学家通过别的办法，费尽周折终于把周光关系的零点确定出来了。周光关系的用途可大了，一个不知道距离的造父变星，它的视星等和光变周期都可以通过观测来获得，利用周光关系曲线很容易就能够得出它的绝对星等，知道了绝对星等就能算出这颗造父变星的距离了。

很多球状星团、河外星系等天体的距离十分遥远，不易确定，但只要能够观测到其中的造父变星，就能利用造父变星的周光关系将星团或星系的距离确定出来。事实上，很多遥远天体的距离也就是利用造父变星才确定出来的。因此，造父变星获得了“量天尺”的美称。

另外还有一种比较重要的变星叫做蕴莫型变星，它的代表星是鲸鱼座 O 星，光变周期为 332 天。蕴莫型变星的光度变化受温度变化的影响很大，当它们的体积增大时，温度降低，看起来就比较暗，当它们的体积收缩时，温度升高，看起来就比较亮了。这类变星的光变幅度很大，变化周期都很长，大多在 100-700 天。

不管是造父变星还是蕴冀型变星，它们的光度变化都是由星体自身的膨胀和收缩引起的。两颗互相绕转的双星，像大陵五，也会产生周期性的光度变化，但这种变化是由两颗子星互相掩食造成的。人们平常也将大陵五这样的双星叫做变星。top»»

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造父变星（Cepheid variable stars）

造父变星是变星的一种，它的光变周期（即亮度变化一周的时间）与它的光度成正比，因此可用于测量星际和星系际的距离。大多数这类变星在光度极大时为F型星（中等温度的热星）；在光度极小时为G型星（像太阳那样比较冷的星）。典型星是仙王座δ。1784年约翰-古德利发现了它的光变现象，1912年哈佛天文台的勒维特发现了上述造父变星的周期-光度关系。造父变星现被分为两种性质不同的类型：1、经典造父变星，其周期-光度关系很明显，具有1.5天到长达50天的光变周期，是比较年轻的恒星，大多见于星系的旋臂，属于星族Ⅰ。2、为短周期造父变星，又称星团变星或天琴座RR型变星，光变周期短于一天，光变周期和光度之间没有明显的关系。由于天琴座RR型变星的绝对星等是相同的，因而也可用它们作为距离的指示天体。短周期造父变星属于星族Ⅱ，是年老的恒星，位于银河系的银核和银晕中。经典造父变星的绝对星等可根据它们的光变周期估出，一旦知道绝对星等，变星的距离便可从绝对星等和视星等（可直接测得）算出。右上是用图片制作的动画

仙王座δ星最亮时为3.7星等，最暗时只有4.4星等，这种变化很有规律，周期为5天8小时47分28秒。这称作光变周期。这类星的光变周期有长有短，但大多在1至50天之间，而且以5至6天为最多。由于我国古代将“仙王座δ”称作“造父一”，所以天文学家便把此类星都叫做造父变星。人们熟悉的北极星也是一颗造父变星。科学家们经过研究发现，这些变星的亮度变化与它们变化的周期存在着一种确定的关系，光变周期越长，亮度变化越大。人们把这叫做周光关系，并得到了周光关系曲线。以后在测量不知距离的星团、星系时，只要能观测到其中的造父变星，利用周光关系就可以将星团、星系的距离确定出来。因此，造父变星被人们誉为“量天尺”。

上面几张图片是位于M100的一颗造父变星的亮度变化
仙王座的图片，你猜猜哪颗星是仙王座δ

http://www.kepu.gov.cn/zlg/yuzhou/d50.htm

光年（light-yar）
指光以299,792,458米/秒的速度在真空中1年所走的距离。1光年约相当于94,605亿公里或63,240天文单位。3.262光年约等于1秒差距。有时人们还据此引入“光时、光分”的表示方法。光年简写作：“ly”ly”

 天文单位（astrono mical）
地球绕太阳旋转的椭圆轨道半长轴的长度，其值为149,597,870公里。通常则指地球到太阳的平均距离。天文单位简写作：“AU”AU”

秒差距（parsec)
量度天体距离的单位,主要用于太阳系以外。天体的周年视差为1″,其距离即为1秒差距。更长的距离单位有千秒差距和百万秒差距。1秒差距=3.2616光年=206,265天文单位=308,568亿公里。秒差距简写作：“pc”pc”

　http://www.kepu.gov.cn/zlg/yuzhou/c36.htm

银河系（milky way galaxy）

由恒星和星系物质组成的巨大的、盘状系统，太阳是该系统中的一员。银河系中的众多繁星的光形成了银河，成为环绕夜空的外形不规则的发光带。这条星光带大体上位于银盘平面上。银河系是构成宇宙的亿万个星系中的一个。它拥有几百亿颗恒星和相当大量的星际气体和尘埃。银河系是星系类型中的旋涡星系一类的典型。它的核心周围是一个巨大的中央核球，并有缠绕着它的旋臂。这些弯曲的旋臂使银河系的外形看上去像是一个庞大的车轮。旋臂均匀沉陷在银盘中。银盘是银河系的主要组成部分，直径约70000光年。银核为星际尘埃粒子屏蔽，它们吸收银核辐射中的可见光和紫外光。但科学家可以在射电、红外、X射线和γ射线的波段，记录并研究银核区发出的辐射。特别是红外辐射和X射线中的强发射，表明存在着高速运动的电离气体云。现在多认为，这种气体云在环绕一个大质量天体运转，很可能是一个质量约为400万个太阳质量的黑洞。科学家已确认，中央核球的主要成分是一些老年恒星和老年星团。旋臂的成分则是完全不同的另一类天体。旋臂中的天体属于十分年轻的亮星和疏散星团。此外，在旋臂区域内是星际气体和尘埃粒子的最高度集聚区，所以那里也是新的恒星形成的最适合的所在。太阳位于这些旋臂中的一条，即猎户臂的内侧边缘附近，距银河系中心约为银河系半径的三分之二距离处。银核位于人马座天区方向，和太阳的距离约为23000光年。银盘的上和下为一球形区域（称为球状成分），其中充斥着球状星团和其他年龄很大的天体。例如贫重元素的矮星。银河系的外围一直到可见的边缘，为一个巨大的大质量银晕。它的成分、形状和延伸大小尚不十分清楚。整体银河系统绕银心自转，但不同组成部分的天体并不以相同的速度公转。距银心远的天体比距银心近的天体速度慢。距银心相当远的太阳以一个近似圆形公转轨道绕银心的运动，速度估计为225公里/秒。由于太阳的公转速度较慢，它绕银心公转一周约须2亿年。

地球所在的太阳系处于银河系中，在地球上看银河会发现横跨星空的一条乳白色亮带，这就是银河系主体在天球上的投影。中国古代又称为银汉。在北半天，银河从天鹰座先向西北，经过天箭座、狐狸座、天鹅座、仙王座、仙后座,再折向东南,穿过英仙座、御夫座、金牛座、双子座、猎户座、纵贯天球赤道上的麒麟座，进入南半天的大犬座、船尾座、船帆座，又折向西北，横过船底座、南十字座、半人马座、圆规座、矩尺座、天蝎座、人马座和盾牌座。银河经过23个星座，周天一圈后又回到天鹰座。用望远镜观察，可以看见银河是由为数众多的恒星和星云组成的。星云有亮有暗。亮星云密集处使银河增亮，例如，盾牌座、人马座一带的亮区。暗星云则表现为银河上的暗区，例如，天鹰座以南的“大分叉”和南十字座附近的“煤袋”。银河在星空勾画出轮廓不很规则、宽窄不很一致的带，叫作银道带。银道带最宽处达30°，最窄处也超过10°。

上图有两个尺寸:    5760*321  2.6MB                1024*57   75KB
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http://www.kepu.gov.cn/zlg/yuzhou/a2.htm