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第四章 奇妙的天文（第4页）

这里p是原子核中的质子，这样的反应大致在密度达到108g．cm＋-3的时候，它将逐渐地是负离子体中的原子核变为富中子核，原子核中出现过多的中子，导致核结构松散，当密度超过4×1011g．em＋-3是中子开始从原子核中分离出来，成为自由中子，自引力于中子间压力达到平衡。如果当质量变大使中子气体间压力已不能抵御物质自引力，而形成黑洞，但由于大多数恒星演化后阶段使得质量小于它的初始质量，例如恒星风，“氦闪光”，超新星爆发等，它们会是恒星丢失一个很大的百分比质量，因此，恒星的终局并不是可以凭它的初始质量来判断的，它实际上取决于演化的进程。那么我们可以得出这样的结论。8一]OM以下的恒星最终将抛掉它的一部分或大部分质量而变成一个白矮星。8—10M以上的恒星最终将通过星核的引力塌缩而变成中子星或黑洞。

现在观测到的恒星质量范围为0．1-60M，质量小于0．08M的天体不能达到点火温度。因此，不发光，不能成为恒星。质量大于60M的天体中心温度过高而不稳定，至今尚未发现。

通过讨论我们大体可以了解到恒星的演化进程，主要经历：气体云——塌缩阶段——主序星阶段——主序后阶段——终局阶段。这对我们进一步了解恒星的演化有很重要的意义。

在地球上遥望夜空，宇宙是恒星的世界。

恒星在宇宙中的分布是不均匀的。从诞生的那天起，它们就聚集成群，交映成辉，组成双星、星团、星系……

恒星是在熊熊燃烧着的星球。一般来说，恒星的体积和质量都比较大。只是．由于距离地球太遥远的缘故，星光才显得那么微弱。

古代的天文学家认为恒星在星空的位置是固定的，所以给它起名“恒星”，意思是“永恒不变的星”。可是我们今天知道它们在不停地高速运动着，比如太阳就带着整个太阳系在绕银河系的中心运动。但别的恒星离我们实在太远了，以至我们难以觉察到它们位置的变动。

恒星发光的能力有强有弱。天文学上用“光度”来表示它。所谓“光度”，就是指从恒星表面以光的形式辐射出的功率。恒星表面的温度也有高有低。一般说来，恒星表面的温度越低，它的光越偏红；温度越高，光则越偏蓝。而表面温度越高，表面积越大，光度就越大。从恒星的颜色和光度，科学家能提取出许多有用信息来。

历史上，天文学家赫茨普龙和哲学家罗素首先提出恒星分类与颜色和光度间的关系，建立了被称为“赫-罗图的”恒星演化关系，揭示了恒星演化的秘密。“赫-罗图”中，从左上方的高温和强光度区到右下的低温和弱光区是一个狭窄的恒星密集区，我们的太阳也在其中；这一序列被称为主星序，90％以上的恒星都集中于主星序内。在主星序区之上是巨星和超巨星区；左下为白矮星区。

恒星诞生于太空中的星际尘埃（科学家形象地称之为“星云”或者“星际云”）。

恒星的“青年时代”是一生中最长的黄金阶段——主星序阶段，这一阶段占据了它整个寿命的90％。在这段时间，恒星以几乎不变的恒定光度发光发热，照亮周围的宇宙空间。

在此以后，恒星将变得动**不安，变成一颗红巨星；然后，红巨星将在爆发中完成它的全部使命，把自己的大部分物质抛射回太空中，留下的残骸，也许是白矮星，也许是中子星，甚至黑洞……

就这样，恒星来之于星云，又归之于星云，走完它辉煌的一生。绚丽的繁星，将永远是夜空中最美丽的一道景致。

恒星的运动

世间万物无不都在运动，恒星虽然看似在天空中恒定不动，其实它也有自己的运动。由于不同恒星运动的速度和方向不一样，它们在天空中相互之间的相对位置会发生变化，这种变化称为恒星的自行。全天恒星之中，包括那些肉眼看不见的很暗的恒星在内，自行最快的是巴纳德星，达到每年10．31角秒（1角秒是圆周上1度的1／3600）。一般的恒星，自行要小得多，绝大多数小于1角秒。

恒星的自行只反映了恒星在垂直于我们视线方向的运动，称为切向速度。恒星在沿我们视线方向也在运动，这一运动速度称为视向速度。巴纳德星的视向速度是-108km／s（负的视向速度表示向我们接近，而正的视向速度表示离我们而去）。恒星在空间的速度，应是切向速度和视向速度的合成速度，对于巴纳德星，它的速度为139km／s。

上述恒星的空间运动，由三个部分组成。第一是恒星绕银河系中心的圆周运动，这是银河系自转的反映。第二是太阳参与银河系自转运动的反映。在扣除这两种运动的反映之后，才真正是恒星本身的运动，称为恒星的本动。

空间分布

除了单独的恒星之外，联星系统可以是两颗或更多的恒星受到重力的约束而在轨道上互绕着，最普通的联星系统就是联星，但是三颗或更多恒星的系统也有被发现。而因为轨道要稳定的缘故，这些联星系统经常会形成阶级制度的共轨联星。也存在着更大的、被称为星团的集团：范围从只有几颗恒星的星协，到最庞大的拥有数十万颗恒星，称为球状星团的集团。

联星系统是长期处在特定重力场约束下的恒星集团，通常都由巨大的O和B型恒星组成，而且80％的恒星是联星系统是多星系统。伴星单独恒星的部分因为更小的天体被发现而有所增加，仅有25％的红矮星被发现有伴星。因为85％的恒星是红矮星，所以在银河系内多数的恒星都是单独的。

恒星在宇宙中的分布是不均匀的，并且通常都是与星际间的气体、尘埃一起存在于星系中。一个典型的星系拥有数千亿颗的恒星，而再可观测的宇宙中星系的数量也超过1000亿个（1011）。过去相信恒星只存在于星系之中，但在星系际的空间中也已经发现恒星。天文学家估计宇宙至少有．700垓（7x1022）颗恒星。

除了太阳之外，最靠近地球的恒星是半人马座的比邻星，距离是39．9兆（1012）公里，或4．2光年。光线从半人马座的比邻星要4．2年才能抵达地球。在轨道上绕行地球的航天飞机速度约为8公里／秒（时速约30，000公里），需要150，000年才能抵达那儿。像这样的距离，包括邻近太阳系的地区，在星系盘中是很典型的。在星系的中心和球状星团内，恒星的距离会更为接近，而在星晕中的距离则会更遥远。

由于相对于星系的中心，恒星的距离是非常开阔的，因此恒星的相互碰撞是非常罕见的。但是在球状星团或星系的中心，恒星碰撞则很平常。这样的碰撞会形成蓝掉队星，这些异常的恒星比在同一星团中光度相同的主序带恒星有着更高的表面温度。恒星间距离非常遥远，天文学上一般用光年来量度恒星间的距离。而距离的测定则可以通过周年视差法、星团视差法、力学视差法、造父变星法等进行测量。

简介

银河系是地球和太阳所属的星系。因其主体部分投影在天球上的亮带被我国称为银河而得名。银河系约有2000多亿个恒星。银河系侧看像一个中心略鼓的大圆盘，整个圆盘的直径约为10万光年，太阳位于距银河中心2．3万光年处。鼓起处为银心是恒星密集区，故望去白茫茫的一片。银河系俯视像一个巨大的漩涡，这个漩涡有四个旋臂组成。太阳系位于其中一个旋臂（猎户座臂），逆时针旋转（太阳绕银心旋转一周需要2．5亿年）。

银河系呈漩涡状，有4条螺旋状的旋臂从银河系中心均匀对称地延伸出来。银河系中心和4条旋臂都是恒星密集的地方。有946080000亿千米。中间最厚的部分约12000光年。太阳位于一条叫做猎户臂的旋臂上，距离银河系中心约2．3万光年。

银河系是一个巨型漩涡星系，Sb型，共有4条旋臂。包含一二千亿颗恒星。银河系整体作较差自转，太阳处自转速度约220千米／秒，太阳绕银心运转一周约2．5亿年。银河系的目视绝对星等为一20．5等，银河系的总质量大约是我们太阳质量的1万亿倍，大致10倍于银河系全部恒星质量的总和。这是我们银河系中存在范围远远超出明亮恒星盘的暗物质的强有力证据。关于银河系的年龄，目前占主流的观点认为，银河系在宇宙诞生的大爆炸之后不久就诞生了，用这种方法计算出，我们银河系的年龄大概在145亿岁左右，上下误差各有20多亿年。而科学界认为宇宙诞生的“大爆炸”大约发生200亿年前。

特征

银河系是太阳系所在的恒星系统，包括1200亿颗恒星和大量的星团、星云，还有各种类型的星际气体和星际尘埃。它的总质量是太阳质量的1400亿倍。在银河系里大多数的恒星集中在一个扁球状的空间范围内，扁球的形状好像铁饼。扁球体中间突出的部分~Itl广"核球”，半径约为7千光年。核球的中部叫“银核”，四周111．广1"银盘”。在银盘外面有一个更大的球形，那里星少，密度小，称为“银晕”，直径为7万光年。银河系是一个漩涡星系，具有漩涡结构，即有一个银心和两个旋臂，旋臂相距4500光年。其各部分的旋转速度和周期，因距银心的远近而不同。太阳距银心约2．3万光年，以250千米／秒的速度绕银心运转，运转的周期约为2．5亿年。

银河系物质约90％集中在恒星内。恒星的种类繁多。按照恒星的物理性质、化学组成、空间分布和运动特征，恒星可以分为5个星族。最年轻的极端星族I恒星主要分布在银盘里的旋臂上；最年老的极端星族Ⅱ恒星则主要分布在银晕里。恒星常聚集成团。除了大量的双星外，银河系里已发现了1000多个星团。银河系里还有气体和尘埃，其含量约占银河系总质量的10％，气体和尘埃的分布不均匀，有的聚集为星云，有的则散布在星际空间。20世纪60年代以来，发现了大量的星际分子，如CO、H，O等。分子云是恒星形成的主要场所。银河系核心部分，即银心或银核，是一个很特别的地方。它发出很强的射电、红外，X射线和γ射线辐射。其性质尚不清楚，那里可能有一个巨型黑洞，据估计其质量可能达到太阳质量的250万倍。对于银河系的起源和演化，知之尚少。

人马A有极小的尺度，只相当于普通恒星的大小，发出的射电辐射强度为2×10（34次方）尔格／秒，它位于银河系动力学中心的0．2光年之内。它的周围有速度高达300公里／秒的运动电离气体，也有很强的红外辐射源。已知所有的恒星级天体的活动都无法解释人马A的奇异特性。因此，人马A似乎是大质量黑洞的最佳候选者。但是由于目前对大质量的黑洞还没有结论性的证据，所以天文学家们谨慎地避免用结论性的语言提到大质量的黑洞。我们的银河系大约包含2000亿颗星体，其中恒星大约1000多亿颗，太阳就是其中典型的一颗。银河系是一个相当大的螺旋状星系，它有三个主要组成部分：包含旋臂的银盘，中央突起的银心和晕轮部分。

螺旋星系M83，它的大小和形状都很类似于我们的银河系。银盘外面是由稀疏的恒星和星际物质组成的球状体，称为银晕。直径约10万光年。

依据欧洲南天天文台（ESO）的研究报告，估计银河系的年龄约为136亿岁（109年），几乎与宇宙一样老。由天文学家所组成的团队在2004年使用甚大望远镜（VLT）的紫外线视觉矩阵光谱仪进行的研究，首度在球状星团NGC6397的两颗恒星内发现了铍元素。这个发现让他们将第一代恒星与第二代恒星交替的时间往前推进了2至3亿年，因而估计球状星团的年龄在134土8亿岁，因此银河系的年龄不会低于136±8亿岁。

银河系有4条旋臂，分别是人马臂、猎户臂、英仙臂、天鹅臂。太阳位于猎户臂内侧。旋臂主要由星际物质构成。银河系也有自转。太阳系以每秒250千米速度围绕银河中心旋转，旋转一周约2．2亿年。银河系有两个伴星系：大麦哲伦星系和小麦哲伦星系。与银河系相对的称之为河外星系。