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往期回顾:

夜空童话(一):流浪地球的灾难背后——从星星说起

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上次(链接如上)和大家一起撩完主序星,今天再来撩红巨星。

刘慈欣老师《流浪星球》原文重温(再蹭):

巨型计算机对这个模型计算的结果表明,太阳的演化已向主星序外偏移,氦元素的聚变将在很短的时间内传遍整个太阳内部,由此产生一次叫氦闪的剧烈爆炸,之后,太阳将变为一颗巨大但暗淡的红巨星,它膨胀到如此之大,地球将在太阳内部运行!


上次说到的结论是,如果我们按照星星(恒星)的绝对亮度跟表面温度这两者来排列的话,会出现尚仙一条叫主序的湘警网官网东西。天空中90%的星星(恒星)都位于这条主序上面。


赫罗图的主序


遗留的问题是我们还不知道恒星是怎么样演化的。正如蜉蝣的寿命只够瞄人类社会一眼,看到的是各色不同人等,却还不知道人类是怎么样从年轻变到老一样,我们人类的寿命也无法能“追踪”完一颗恒星的整个演化过程。我们所能知道的就仅仅是天上有颜色不同大小各异的各种恒星。那么它们之间是什么样的关系呢?


各色各样的恒星


被我们反反复复揣摩的赫罗图,还有一个重要的指标之前没有被提起,那就是:质量。恒星的质量。

如果某颗恒星有伴星的话,天文学家就可以根据伴星在它的重可爱宝贝看医生力场中的运动来计算出该恒星的质量。当把质量这个指标也放在赫罗图里面的时候,天木吉の鬼步文学家又获得了一个令人欣喜的结论:原来主序星的质量在主序上是有单调性的。具体来说就是,在主序靠下方的星星质量比较小,靠上方的星星质量比较大,单调递增。而这个主序的上下端也是光度的高低之分对吧,因此这个重要的关系被称作质光关系

质逍遥小神医金富贵光关系


我们找一颗位于主序上方的恒星看一下。



根据纵坐标光度,说明这颗星星光度很大;根据质光关系,我们知道了它的质量也是非常大。所以它发出的总辐射肯定也非常大。因此,它的“消耗”也是非常大的。

OK,现在重要的质光关系:Get√。那么演化的问题呢?聪明绝顶的天文学家们一时间还没有什么进展。正当他们有点束手无策的时候,很幸运地,一种天体出手解决了这个问题。它就是星团(Cluster)。


昴星团


毕星团


嗯?什么乱入!


言归正传。老梁故事汇黑道乔四爷顾名思义,星团就是在天上抱团的星星。它们怎么个抱团法?举个栗子。先问个问题:在太阳附近直径为30光年的范围内,大家猜猜有多少颗星星(恒星)?答案是20颗。

对于星团,那就是小巫见大巫。在一个星团里,在上述相同大小的范围内,少的也有120至数百颗恒星(昴星团),多的甚至高达5万到5000万颗恒星(毕星团)。

这些抱团的星星们不光紧密地聚集在一起,而且它们还有相同的陈诺仪速度,即星团里面的所有星星都有相同的速率和相同的运动方向。基于它们有相同的位置和速度,经过严谨的论证,天文学家得到的结论是:凡是同一个星团里的星星,都是同一个妈生的。


不同的是人是人他妈生的,妖是妖他妈生的,而星星是微开封…


星星是由它妈生出来的这个说法肯定不准确,但在某种意义上又不能说它是完全错误的。这个先按下不表。回到星团。也许有人会问,星团和星系有什么不同?星系,例如银河系,仙女座星云(星系)等,它们的范围是很阿西巴是什么意思大的(银河系直径约10万光年),包含的星星个数是很多的(银河系包含约1000~4000亿颗),而且很显然刑家军这么多的星星它们绝不可能是由同一个妈生的。而星团则像上面所说,范围小(大多直径3-30光年),而且都是同一窝生的。

嗯,既然我们现在知道了星团这种东西了,然后呢?然后……盘它!

用啥盘?用御兽修仙txt全集下载咱们(天文学家)使用得最趁手的赫罗图。

天上不知道有多少星团,每个星团里面又不知道有多少星星。经过不知道多长时间的仰望星空……最终天文学家还真的把各星团的赫罗图给弄出来了。嘴苦,百度手机卫士,约旦

功夫不负有心人。经过他们樱菲迪的辛劳,果然有收获。直接上图。

几个星团的赫罗图:


昴星团


毕星团


玉…说错了,这是M67星团


对于上面的几幅图,应该能够很明显地看出,原本直直的赫罗图的主序——被掰弯了。


而且细心观察,在掰弯的这个层面上,不同的星团出奇地一致:1,都是主序的上面被掰弯;2,还好下面都是直的;3,都是向右弯。不同的星团掰弯的程度有所不同,有的是比较早就弯了,有的则晚一点才弯。有的弯得很厉害,有的弯得很轻微。


这幅图能更清楚看到不同星团主序的掰弯情况


要找出掰弯的原因,这时候质光关系就派上用场了。我们知道望天打卦,主序上靠上的星星是质量较大的恒星。质量大的恒星我们之前讨论过,因为它质量大,光度大,总辐射大,因此对能量的让对方死心塌地的巫术消耗也大。

我们知道恒星能量失落的灵魂魔画的来源是氢->氦聚变。天文学家经过计算,得到如下结果:像太阳这种质量的恒星,它能维持稳定能源输出的时间大概能持续70亿年;如果质量是10倍太阳质量的恒星,亮度是太阳的10000倍,那么它能维持稳定的能源输出的时间只能持续几百万年——因为它的“消耗”比较大。因此(此处应有敲黑板声音),结论是:林红回忆路遥对于一窝本是同根生的恒星,当中质量大的衰老得比较快,衰老得快的质量比较大。

那么,“衰老”的恒星哪儿去了?看质量大的。质量大的那不正是在赫罗图上靠上面的那段吗,那段怎样了?被掰弯了。弯哪儿去了?往右移动去到了右上角的一个区域了。这个区域里的恒星有啥特点?赫罗图的纵横两坐标告诉我们,在这个区域里的星星温度低,亮度大。温度低就是颜色发;亮度(光pdogg度)大结合温度低就说明体量大(不然温度低咋还能辐射出这么大的亮度),所以这区域的恒星就是红巨星



红巨星能红到什么程度,巨到什么程度?太阳作为主序星,也就是当前这个状况,它的表面温度是5800度,半径70万千米,年龄46亿岁。50亿年后,太阳中心的氢会被消耗殆尽,它的光度会比今天增大1倍,花笺记半径也增大1倍。此时开始向红巨星演化。再过30亿年,最终它会变成表面温度4000度,光度是现在2000倍,半径是现在的100倍的红巨星。这个半径大到可以连火星轨道都包含进来。地球没有一早逃离的话,早就完蛋了。

至此,我们终于了解到,质量大的恒星(主序星)先演化,演化的结果就是红巨星。我们现在知道了,红巨星原来是恒星中的中老年人。

刘老师的原文:

太阳的演化已向主星序外偏移,……之后,太阳将变为一颗巨大但暗淡的红巨星……杨玉娣


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既然红巨星是恒星中的中老年,那么恒星中的青壮年是什么呢?要回答这个问题,我们又来看看蜉蝣在这方面有什么高见。人类之中处于青壮年的时间是最长的,有差不多四、五十年。如果一只蜉蝣看人类社会,它一定会看到青壮年的人类是最多的。而从赫罗图,我们也得到90%的恒星是主序星的结论,莫非……



恭喜您答对了。恒星的青壮年就是主序星。

关于主序星是怎样变成红巨星的,到现在为止还没提及(当然有兴趣的朋友可以随意百度谷歌)。但如果有嫌麻烦而又耐得住性子的朋友,不妨关注我更新。下一篇,我们会去看一个看似无关却实则紧密相连的问题:金银铜铁是怎样得来的。



下期预告:

夜空童话(三):您家里有矿?金银是从哪里来的