PPT《天体物理》

三、赫罗图 丹麦天文学家赫兹普龙(1873―1967)和美国天文学家罗素(1877―1957)各自创制出恒星的光度和光谱型的关系图,故该图简称为赫罗图. 恒星 银河系 天区 星座 1.天文学中的一些概念 恒星是指宇宙中能够独立发光的天体,它们在星空中组成各种星团和星系.太阳所在的星系叫银河系. 现代天文学把整个天空划分成88个天区,每个天区的恒星组成一个星座,所以全天区有88个星座,并沿用古希腊人对各个星座的命名. 亮度是指单位时间内通过单位面积的辐射能量.我们说星星的亮度就是指该天体在单位时间内通过地球表面上单位面积的辐射能量,也就是我们所感到的恒星亮暗程度.各天体按亮度可划分成不同的等级,称为视星等.视星等和亮度之间的关系可用普森公式表示m=-2.5lgE其中m为视星等,E为亮度(以零星等的亮度为单位).人的眼睛所能看到的最暗天体约为第6等星.相邻星等亮度约差2.5倍,天空中几颗著名恒星的视星等如下表所示. 视亮度和视星等 A2

1600 1.3 天津四 天鹅α A7 16.5 0.8 牛郎天鹰α F5 11.3 0.4 南河三 小犬α B8

900 0.1 参宿七 猎户β G8+F

45 0.1 五车二 御夫α A0 26.5 0.0 织女天琴α K2

36 -0.1 大角星 牧夫α G2+K1 4.3 -0.1 南门二 半人马α F0

98 -0.7 老人星 船底α A1 8.7 -1.4 天狼星 大犬α 光谱型 距离(光年) 视星等 中名星名恒星的光度就是恒星的发光本领,即单位时间内从整个恒星的表面辐射出来的总能量.光亮与亮度是不同的概念.织女星亮度只有太阳的500亿分之一,但它的光亮是太阳的48倍,天狼星是夜空中最亮的恒星,但它的光度只有织女星的一半.到目前为止,所发现的恒星中光度最大的是太阳光度的50万倍;

最小的只有太阳的10万分之一.光度较小的恒星常称为矮星;

光度大的恒星叫巨星;

光度特别大的叫超巨星. 光亮和绝对星等 目前世界最强大的光学望远镜通过照相方法,可以观察到23等的恒星,其亮度只有一等星亮度的十六亿分之一. 恒星的温度是研究恒星的基础,恒星表面温度决定了恒星所辐射的光谱类型和恒星的颜色.我们首先利用摄谱仪可以摄得恒星光谱的照片,其次由于恒星表面辆射可近似地看成绝对黑体辐射,则由维恩位移定律λmT=b 恒星的光度特性常用 绝对星等 表示.为了比较不同天体的光度,可以设想把所有天体都移到某一个相同的固定距离上,然后比较它们的视星等.为此,规定所有天体都移到10秒差距①的距离上,则这些天体的视星等就称为它们的绝对星等.太阳的视星等最大,是-26.8,但它的绝对星等只有5等,因为它的光度小. 温度和光谱型 可求得恒星表面温度T0.其中λm是恒星光谱中光强最大的波长,b=2.89*10-3m・k,是一个恒量. 不同的恒星所发出的光谱类型各不相同,所求得的表面温度也各不相同.迄今发现恒星表面温度最高者约为5*105K,最低者1.5*103K.同时,由维恩位移定律可知,恒星表面温度不同,所发现的光谱类型各不相同,恒星的颜色也不一样.由恒星表面温度可把恒得的光谱类型划分为:O,B,A,F,G,K(R),M(S,N).每一个字母代表一种光谱型,其中K型还包括R分型,M型包括S,N两个分型.所有光谱型中,O型是温度最高,发出谱线波长短波最占优势,称为蓝星. 而M型依次是温度最低的恒星,其谱线波长长波最占优势,称为红星.恒星的光谱型对温度的变化非常敏感,在每个光谱型中常又分成10个次型,表示为O0,O1,O2……根据太阳的光谱型和温度,它属G2型,是一颗黄矮星.恒星的光谱型、表面温度和颜色的关系如表11-2所示.天空中光谱型为O的恒星数量很少,其次是B型和A型,绝大部分恒星都在F型以下,这是恒星按光谱分布的特点,反映了恒星演化的规律性. 表11-2 恒星的光谱型、表面温度和颜色的关系 红星3.6*103 M(S,N) 红星4.9*103 K(R) 黄星6.0*103 G 黄白星 7.6*103 F 白星1.1*104 A 蓝白星 2.5*104 B 蓝星5*104 O 颜色 表面温度(K) 光谱型 恒星的体积差别很大,有的恒星的体积比太阳大几千到10亿倍,但有的恒星体积很小,比地球、月球的体积还要小得多,其直径只有几千米.恒星的体积可以通过测量其半径(直径)来估算,对于那些遥远的恒星,则可根据测定它的光谱类型和光度,利用维恩位移定律和斯忒藩-玻耳兹曼定律计算 体积、质量的密度 式中M(T)为恒星(即绝对黑体)表面上单位面积、单位时间内的辐射能量;