天文奥秘

天津市南开区教师团队

目录

  • 1 我们的太阳系
    • 1.1 太阳系概述
    • 1.2 地月系——我们的家
    • 1.3 地球——蓝色天体
    • 1.4 昼夜和四季
    • 1.5 月球之谜
    • 1.6 太阳系的中心:恒星——太阳
    • 1.7 太阳之谜
    • 1.8 类地行星:水星
    • 1.9 类地行星:金星
    • 1.10 类地行星:火星
    • 1.11 巨行星:木星
    • 1.12 巨行星:土星
    • 1.13 远日行星:天王星
    • 1.14 远日行星:海王星
    • 1.15 矮行星:谷神星、冥王星、阋神星、鸟神星、妊神星
    • 1.16 小行星带和星际间物质
    • 1.17 彗星
  • 2 浩渺银河,浩瀚宇宙
    • 2.1 观测恒星
    • 2.2 最强大的恒星
    • 2.3 恒星的一生
    • 2.4 宇宙大爆炸
    • 2.5 黑暗物质和黑暗能量
    • 2.6 银河系
    • 2.7 北极星与北斗七星
    • 2.8 星座与星象
    • 2.9 河外星系
  • 3 不尽的探索
    • 3.1 前人对宇宙的观察
    • 3.2 何处是中心
    • 3.3 望远镜的发展
    • 3.4 外太空生存
    • 3.5 月球之谜
    • 3.6 霍金与他的宇宙
    • 3.7 寻找新家园
    • 3.8 中国古代对气象天文的观测
    • 3.9 中国宇宙航天的中国梦
    • 3.10 宇宙的未知谜题
最强大的恒星
  • 1 名师讲坛
  • 2 章节测试


认识恒星

从定义上来说,恒星是由氢、氦和少量其他元素构成的一个发光气体,这个气体球的核心进行着剧烈的聚变反应,也就是原子核互相结合,释放出巨大的能量的反应。

科学家们认为,恒星诞生自巨大的气体云。这些气体云因自身重力而瓦解坍缩,在坍缩的过程温度变得越来越高。当气体云内部的温度达到1500万度的时候其中的氢原子核开始发生聚变反应形成真正的恒星。


太阳的能量来自于哪里

太阳是离地球最近的恒星、也是我们了解最多的恒星,科学家利用地面和空间的各种观测设备对太阳进行了仔细研究,从太阳里得到的信息有助于我们了解其他恒星。

它来自于太阳的中心。在太阳的核心中,能量的主要来源是氢。我们的太阳不断地燃烧着氢,氢变成了更重的氦。核聚变是恒星对抗引力的方式。恒星的中心释放出的热量会产生向外膨涨的压力,这个压力对抗看恒星自身的引力,使得恒星不会被自己的引力压垮,长期保持稳定。

如果把这种热量一小部分在地球上引发出来,取出很小一块热量达1400万摄氏度的太阳核心撞击地球,威力估计足以毁掉一座城市。

太阳耀斑是太阳最有力的武器,太阳耀斑爆发时太阳会把电子和质子喷射到宇宙,以接近光速的速度向周围传播,如果到达地球足以将卫星撞离轨道,并破坏地球主要电网。1989年一次太阳耀斑喷发切断了整个加拿大魁北克省供电。太阳风吹过行星后在太阳系边缘太阳风会减速,与太阳圈之外的物质碰撞形成高温。


寻找威力强大的恒星

(一)体积是关键。太阳河我们知道的更大的恒星比起来,它的大小不值一提。我们一直的最大恒星是大犬座VY,被一些天文学家称作蓝色特超巨星。距离地球4900光年,被称为“大狗”。如果太阳也那么大,那么太阳会吞掉附近的水星,金星,地球,火星和木星,到达土星的面前,直径达到14亿千米。

(二)恒星的质量和它们的体积、光度、温度、颜色和寿命都密切相关测量恒星的质量并不容易,也可以根据恒星的颜色等性质推断它的质量,但这样只能得到一个粗略的估计恒星质量越大,核心温度就越高,聚变反应就越激烈,核燃料消耗得也就越快,反过来,小质量恒星消耗核燃料的速度就慢得多。这样一来,大质量恒星虽然家大业大,但架不住挥霍无度。它们总是早早耗尽核燃料,因此寿命要比小质量恒星短得多,有些仅用几百万年就匆匆走过了一生,而质量比太阳小得多的红矮星,寿命可以高达几百亿年,几乎可以与宇宙同寿。对于处于壮年阶段的恒星来说,身材大小和发光强度主要都是由质量决定的,质量越大,个头也就越大,发光也就越强。

(三)用太阳的质量来衡量恒星质量的大小、一般质量不到太阳2倍的恒星会被天文学家叫作小质量恒星,虽然它们的质量用千克表示已经是名副其实的天文数字了而天文学家口中的大质量恒星,质量要大于或等于7个太阳质量,最小的恒星质量相当于0.08个太阳,再小的话就不足以点燃核聚变,无法成为成功的恒星了,至于最大的恒星有多大,天文学家还没有定论,一般认为它们的质量要超过太阳质量的200倍。已知质量最大的恒星是船底座的海山二,它的质量可能是太阳的150倍。

宇宙中还存在一种恒星,不一定很大,但它的质量却是太阳的数百倍。比如已知的一颗叫做R136A1的恒星。质量约为太阳的300倍,位于蜘蛛星云。距离我们16.5万光年。我们能看到它,足以说明它强大的威力。他非常特别,因为大多数恒星不可能拥有这么巨大的质量,这么巨大的质量释放的辐射足以毁灭其自身。但有天文学家推测早期宇宙这样的大质量恒星可能比现在多得多,找到它就如同找到了恒星祖先的化石。

(四)参宿七,也可以产生极端的高温,这是由于宇宙中另一种强大的力量——压强。由于自身极大的引力和密度,恒星具有极大的压强。这种压强为恒星发生核聚变提供了条件。

对于不在壮年时期的恒星来说,情况就复杂多了有的恒星可能质量不大但体积却很庞大,例如红巨星,也有的恒星可能质量较大但体积极小,例如白矮星和中子星。

(五)恒星是产生热与光的巨大气体球,那么它们必须是热的才说得通。实际上,的确如此!但是,并不是所有恒星的温度都是一样的。

当我们考虑恒星温度的时候,有一点很重要我们要知道恒星有不同的层。最外面的层叫作表层。通常,恒星的表层是最冷的地方之一。进人恒星内层越深,压力就越大,温度也越高。恒星的中心就是核心,通常是最热的部分在核心与表层之间是恒星的壳层。売层的温度在各个部位是不同的,通常比表层热,比核心冷。

主序星的温度主要也是由质量决定的,太阳的核心温度为1.5亿K(K是物理学上用的单位开尔文,用K表示的温度减去273.15就是以摄氏度为单位的温度数值),表面温度大约为56OOK.质量越小,恒星温度越低。红矮星的质量很小,表面温度一般在4000K以下。质量越大的恒星温度越高,质量非常巨大的蓝超巨星,表面温度甚至可以达到30000K.

恒星发光是一种热辐射,这种辐射虽然包含了各种颜色的光,但不同颜色所占比例是不一样的。温度越高,发出的光中,蓝紫色成分越多,红色越少;反过来,温度越低,红色成分就越多。恒星有不同的颜色,也是因为它们表面温度的不同。红色星的温度是最低的,只有26003600K,黄色星有50006000K,白色星有了7'70011500K,蓝色星温度最高,为25 00040 000K.

现在你明白为什么提到质量最小的恒星叫红矮星、而质量最大的那类恒星叫蓝超巨星了吧。

但宇宙中最为强大的热量来源,并非活恒星,而是死亡的恒星。这是宇宙中最骇人的景象——超新星爆发。所有超大型恒星,经历几百万年或一亿年可能就会爆发。当恒星的能量耗尽,不在燃烧,就会因为引力的作用而坍塌,到那时物质会被压碎,随后发生大爆炸。前面海山二星是一颗巨大的恒星,但有科学家猜测它可能已经爆炸了,但爆炸的光和能量要经过8000年才能到达地球。如果它已经爆炸了,会产生一种伽马射线流,如果这些射线冲击地球,会毁掉一半的臭氧层,所有的生命会在数小时内死亡,随后地球会进入新一轮的冰河时期。幸运的是射线不会和地球相遇,我们能侥幸躲过这一致命的威胁。但是恒星死亡后它的残留物质可能形成一种密度相当于原子核密度的中子星,体积非常小,但引力会超过所有的恒星,其中有一类被称为磁星,具有强大的磁场,可能相当于地球磁场的1000万亿倍。尽管磁星可能比月球小180倍,直径只有19公里,它却力大无比。如果距离地球8万千米,会比地球的磁场大10倍,会令地球上所有信用卡无法使用,指南针也将失灵,电脑硬盘也将无法储存信息。如果距离我们1000千米的话磁力会增强500万倍地球大气层会充斥电子风暴,原子会被撕碎,一切将荡然无存。可谓恒星威力的极致了。