天文选修课2.ppt

什么是恒星呢？ 恒星：肉眼所见的不满天穹的星星，它们像太阳一样，是能长时间发出大量光和等离子气体球。 按恒星的颜色，恒星分为:O、B、A、F、G、K、M。（颜色由蓝到红，温度由高到低） 恒星的演化本质就是：恒星是怎样诞生、生长、衰老和死亡的！ The Rosette Nebula 玫瑰星云 通过观测CO 分子的辐射，发现星际分子聚集成团形成分子云。 质量：1-106 M⊙，直径：1-600 ly，密度：103 -105 cm-3 分子云占据银盘内大约1%的空间，质量大约占星际气体总质量的50%。 巨分子云（GMC） 直径：300光年 温度：20K 密度：100~300 cm-3 质量：106 M⊙ 寿命：10~100万年 像这样的巨分子云只有10%的比较致密的可以孕育原恒星 星际尘埃 成分 硅或石墨微粒， 外面被冰或二氧化碳包裹。 形成 形成于红（超）巨星的外层大气（低温→气体凝结） ， 在恒星演化晚期被吹向星际空间。 星际尘埃与星际分子 分子云中的尘埃屏蔽了星光中的紫外线，使分子免遭瓦解， 尘埃有利于分子形成。 暗星云 (dark nebulae) 大量的尘埃阻挡了星云内部或后面恒星的星光。 恒星的诞生——原恒星 恒星形成于银河系旋臂上巨大的、冷的致密星际云。 星云的坍缩造成恒星成群形成。 星云坍缩、分裂、加热 → 原恒星 恒星形成区和原恒星的观测 猎户星云 (M42)，位于猎户之剑附近，距离约 1000 ly。 恒星的诞生——主序星 主序星的性质： 均匀的化学组成 核心H燃烧 质量范围: 0.08 M⊙ M ~100 M⊙ 质光关系和质量-半径关系 L ~ M 2.5-4, R ~ M 0.5-1 行星状星云 (planetary nebulae) 低质量恒星在死亡时抛出的气体包层，受到中心高温白矮星的辐射电离而发光。 通常为环形，年龄不超过~5×104 yr。 白矮星 (white dwarf) White dwarfs 低质量恒星的一生 超新星爆发 超新星是某些恒星演化到终期时灾变性的爆发。 爆发时光度为～1010 太阳光度(相当于整个星系的光度)，这是恒星世界中已知的最激烈的爆发现象之一。它抛射的质量范围为1-10M⊙，抛射物质的速度为每秒几千至几万km/s。到2007年6月底已发现4175颗光学超新星; 20多颗X射线超新星. 宋史中记载的超新星爆发—SN1054，是人类记载最早的超新星爆发。 中 子 星 中子星也叫脉冲星，于1976年剑桥大学贝尔女士发现； 半径：10km 自转周期：0.001s – 10.0 s 密度是地球密度的1015 倍 磁场：1012 Gauss（地磁1Gauss） 质量－半径关系：中子星的质量越大，半径越小 Oppenheimer极限质量：～2-3 M⊙ 中子星：太阳压缩到北京四环内 自然界中的黑洞是宇宙中最完美的宏观物体: 构成它们的唯一要素是我们对空间和时间的概念. 由于广义相对论只有唯一一组描写它们的解, 因此它们又是宇宙中最简单的物体. -------Chandrasekhar 黑 洞 黑洞是超巨星经过超新星爆发遗留的产物 大质量黑洞就是超巨黑洞，星系的中心，质量是太阳的百万-十亿倍，10 6-10M? 中等质量黑洞：100 M? 小质量黑洞，～10 M?， 相当太阳10倍左右的恒星发生超新星爆炸后形成 黑 洞 “发明”黑洞无疑是当代最突出的智力业绩之一。“黑洞”一词的含义的确颇具魔力：宇宙中有这样的星，不可能看到，却能吸引所有近旁的物质，那是个封闭的世界；那是无底深渊，所有物质都被无情地吸入和粉碎…..黑洞的性质实在太奇特了。 黑洞是现代天文学的魔主。 天文学家相信许多星系的中心深藏着巨型黑洞。 还有一种更小的黑洞可能是在宇宙创生时形成的。 中大质量恒星的一生 不同质量恒星的演化结局 Puppies A 脉冲星 船尾射电源A 黑 洞 白矮星 重元素丰度增加 星际气体 原恒星 主序星 红巨星 超新星爆发 弥散到 星际空间 黑洞 中子星 冷却和引力不稳定 热核反应阶段 H—He 元素的合成、中微子的产生 爆发性的抛射物质 重恒星 平稳的抛射物质 * * 恒 星 演 化 恒星的一生 红巨星 恒星演化的基本原理 ： 恒星在一生的演化中总是试图处于稳定状态（流体静力学平衡和热平衡）。当恒星无法产生足够多的能量时，它们就无法维持热平衡和流体静力学平衡，于是开始演化。 恒星的一生就是一部和引力斗争的历史！ 主要是来自于宇宙间的星际气体，气体通过自身引力，相互聚集，形成星