恆星

恆星

恆星是由非固態、液態、氣態的第四態電漿組成的,是能自己發光的球狀或類球狀天體。由於恆星離我們太遠,不藉助於特殊工具和方法,很難發現它們在天上的位置變化,因此古代人把它們認為是固定不動的星體,我們所處的太陽系的主星太陽就是一顆恆星。恆星是大質量、明亮的電漿球。太陽是離地球最近的恆星,也是地球能量(內能和光能)的來源。恆星一生的大部分時間,都因為核心的核聚變而發光。核聚變所釋放出的能量,從內部傳輸到表面,然後輻射至外太空。幾乎所有比氫和氦更重的元素都是在恆星的核聚變過程中產生的。

基本信息

概述

數以百計的恆星聚集在一起。圖片由哈勃太空望遠鏡拍攝數以百計的恆星聚集在一起。圖片由哈勃太空望遠鏡拍攝

恆星是由非固態、液態、氣態的第四態電漿組成的,本身能發光的天體。除太陽外,離我們最近的恆星是比鄰星,它與地球之間的距離約為4.24光年。許許多多的恆星合在一起,組成一個巨大的星系。其中太陽系所在的星系叫銀河系。銀河系像一隻大鐵餅,寬約8萬光年,中心厚約1.2萬光年,恆星的總數在1000億顆以上。

一般來說,恆星的體積和質量都比較大。只是由於距離地球太遙遠的緣故,星光才顯得那么微弱。恆星發光的能力有強有弱。天文學上用光度來表示它。

恆星在宇宙中的分布是不均勻的。從誕生的那天起,它們就聚集成群,交映成輝,組成雙星、星團、星系……古代的天文學家認為恆星在星空的位置是固定的,所以給它起名“恆星”,意為“永恆不變的星”。

特徵

恆星的一切幾乎都取決於它最初的質量,包括本質特徵,例如光度和大小,還有演變、壽命和最終的命運。

誕生

恆星恆星

恆星通常是在一團密度均勻、稀薄的星際氣體中形成的。在形成的過程中,首先是氣團中心的星際物質在引力作用下互相吸收、聚集,密度開始增大,對周圍物質的吸引力增加,吸引周圍更多的物質向中心聚集,並進一步使中心密度增加、壓力增大、溫度升高。當壓力和溫度達到某一水平時,中心部分逐漸開始發光、發熱,這時就可以認為一顆新恆星誕生了。

分級

新恆星又可分一級,二級兩年年齡段,一級恆星的年齡大約為1萬年,二級恆星的年齡大約為10萬年。一級恆星的周圍包裹著一層被中心吸引的、較為濃密的氣體外殼,阻擋恆星中心部分向外輻射能量。隨著中心部分的密度增加和溫度升高,當中心輻射的能量衝破外殼的束縛時,就標誌著一級恆星已經演化為二級恆星了。

年齡

多數恆星的年齡在10億至100億歲之間,有些恆星甚至接近觀測到的宇宙年齡—137億歲。發現最老的恆星是HE 1523-0901,估計的年齡是132億歲。

質量越大的恆星,壽命越短暫,主要是因為質量越大的恆星核心的壓力也越高,造成燃燒的速度也越快。許多大質量的恆星平均只有一百萬年的壽命,但質量最輕的恆星(紅矮星)以很慢的速率燃燒它們的燃料,壽命至少有一兆年。

直徑

由於和地球的距離遙遠,除了太陽之外的所有恆星在肉眼看來都只是夜空中的一個光點,並且它們進入到地球的光受到大氣層的擾動,在人眼中看到就是恆星在“閃爍”。太陽也是恆星,但因為很靠近地球所以不僅看起來呈現圓盤狀,還提供了白天的光線。除了太陽之外,看起來最大的恆星是劍魚座R,它的是直徑是0.057角秒。
我們對恆星的了解大多數來自理論的模型和模擬,而這些理論只是建立在恆星光譜和直徑的測量上。除了太陽之外,首顆被測量出直徑的恆星是參宿四,是由亞伯特·亞伯拉罕·米歇爾森在1921年使用威爾遜山天文台100吋的胡克望遠鏡完成(約450個太陽直徑)。
對地基的望遠鏡而言,絕大多數的恆星盤面都太小而無法察覺其角直徑,因此要使用干涉儀望遠鏡才能獲得這些恆星的影像。另一種測量恆星角直徑的技術是掩星:這種技術精確的測量被月球掩蔽時光度減弱的過程(或再出現時光度回升的過程),依此可以計算出恆星的視直徑。
恆星的尺寸,從小到只有20公里到40公里的中子星,到像獵戶座參宿四的超巨星,直徑是太陽的650倍,大約9億公里,但是密度比太陽低很多。目前觀測到的體積最大恆星是大犬座VY星,體積約為太陽的10億倍。

質量

船底座η是已知質量最大的恆星之一,約為太陽的100–150倍,所以其壽命很短,最多祇有數百萬年。

在大爆炸後最早誕生的那一批恆星質量必然很大,或許能達到太陽的300倍甚至更大,由於在它們的成分中完全沒有比鋰更重的元素,這一代超大質量的恆星應該已經滅絕,第三星族星只存在於理論中。

2010年英國謝菲爾德大學科學家發現了迄今質量最大的恆星,它在形成初期質量或可達太陽質量的320倍,亮度接近太陽的1000萬倍,表面溫度超過4萬攝氏度。

動能

一顆恆星相對於太陽運動可以提供這顆恆星的年齡和起源的有用信息,並且還包括周圍的星繫結構和演變。一顆恆星運動的成分包括徑向速度是接近或遠離太陽,和橫越天空的角動量,也就是所謂的自行。
徑向速度是由恆星光譜中的都卜勒位移來測量,它的單位是公里/秒。恆星的自行是經由精密的天體測量來確認,其單位為百萬分之一弧秒(mas)/年。經由測量恆星的視差,自行可以換算成實際的速度單位。恆星自行速率越高的通常就是比較靠近太陽,這也使高自行的恆星成為視差測量的理想候選者。
一旦兩種運動都已測出,恆星相對於太陽恆星系的空間速度就可以算出來。在鄰近的恆星中,已經發現第一星族的恆星速度通常比較老的第二星族的恆星低,而後者是以傾斜於平面的橢圓軌道運轉的。比較鄰近恆星的動能也能導出和證明星協的結構,它們就像起源於同一個巨大的分子雲中共同向著同一個點運動的一群恆星。

磁場

恆星的磁場起源於恆星內部對流的循環開始產生的區域。具有導電性的等離子像發電機,引起在恆星中延伸的磁場。磁場的強度隨著恆星的質量和成分而改變,表面磁性活動的總量取決於恆星自轉的速率。表面的活動會產生星斑,是表面磁場較正常強而溫度較正常低的區域。拱型的星冕圈是從磁場活躍地區進入星冕的光環,星焰是由同樣的磁場活動噴發出的高能粒子爆發的現象。
由於磁場的活動,年輕、高速自轉的恆星傾向於有高度的表面活動。磁場也會增強恆星風,然而自轉的速率有如閘門,隨著恆星的老化而逐漸減緩。因此,像太陽這樣高齡的恆星,自轉的速率較低,表面的活動也較溫和。自轉緩慢的恆星活動程度傾向於周期性的變化,並且可能在周期中暫時停止活動。像是蒙德極小期的例子,太陽有大約70年的時間幾乎完全沒有黑子活動。

自轉

恆星的自轉可以透過分光鏡概略的測量,或是追蹤星斑確實的測量。年輕恆星會有很高的自轉速度,在赤道可以超過100公里/秒。例如,B型的水委一在自轉的赤道速度就高達225公里/秒甚至更高,使得赤道半徑比極赤道大了50%。這樣的速度僅比讓水委一分裂的臨界速度300公里/秒低了一些。相較之下,太陽以25–35天的周期自轉一圈,在赤道的自轉速度只有1.994公里/秒。恆星的磁場和恆星風對主序帶上恆星的自轉速率的減緩,在演變有著重要的影響。
簡併恆星壓縮成非常緻密的物質,同時造成高速的自轉。但是相較於它們在低自轉速速的狀態由於角動量守恆,一個轉動的物體會以增加自轉的速率來補償尺寸上的縮減,而絕大部分消散的角動量是經向外吹拂恆星風帶走的。無論如何,波霎的自轉是非常快速的,例如在蟹狀星雲核心的波霎,自轉速率為每秒30轉。波霎的自轉速率會因為輻射發射而減緩。

溫度

Ⅶ白矮星-內部結構模型圖Ⅶ白矮星-內部結構模型圖

恆星表面的溫度一般用有效溫度來表示,它等於有相同直徑、相同總輻射的絕對黑體的溫度。恆星的光譜能量分布與有效溫度有關,由此可以定出O、B、A、F、G、K、M等光譜型(也可以叫作溫度型)溫度相同的恆星,體積越大,總輻射流量(即光度)越大,絕對星等越小。恆星的光度級可以分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ,依次稱為:Ⅰ超巨星、Ⅱ亮巨星、Ⅲ正常巨星、Ⅳ亞巨星、Ⅴ矮星、Ⅵ亞矮星、Ⅶ白矮星。

太陽的光譜型為G2V,顏色偏黃,有效溫度約5,770K。A0V型星的色指數平均為零,溫度約10,000K。恆星的表面有效溫度由早O型的幾萬度到晚M型的幾千度,差別很大。

命名

中國命名

巨大的恆星形成區域巨大的恆星形成區域

每一顆恆星都要給它取一個名字,才能夠便於研究和識別。中國在戰國時代起已命名肉眼能辨別到的恆星或是以它所在星官命名,如天關星、北河二等;或是根據傳說命名,例如織女星(織女一)、牛郎星(河鼓二)、老人星等;或根據二十八宿排列順序命名,例如心宿二等,構成一個不嚴謹的獨立體系。

西方命名

星座的概念在巴比倫時期就已經存在,古代的觀星人將哪些比較顯著的恆星和自然或神話等特定的景物結合,想像成不同的形狀。位於黃道帶上的12個星座就成了占星學的依據,許多明顯的單獨恆星也被賦予專屬的名字,特別是以阿拉伯文和拉丁文標示的名稱。而且有些星座和太陽還有它們自己整體的神話,它們被認為是亡者或神的靈魂,例如大陵五就代表著蛇髮女怪梅杜莎。

到了古希臘,已經知道有些星星是行星(意思是“漫遊者”),代表著各式各樣重要的神祇,這些行星的名字是水星、金星、火星木星、和土星天王星海王星雖然也是希臘和羅馬神話中的神祇,但是它們的光度暗淡,因此古代人並未發現,它們的名字是後來才由天文學家命名的。

大約在1600年代,星座的名稱、範圍以及恆星的名字還是由各個地區自己命名的。1603年,德國天文學家約翰·拜耳創造了以希臘字母序列與星座結合的拜耳命名法,為星座內的每一顆恆星命名。然後英國天文學家約翰·佛蘭斯蒂德搞出了數字系統的命名法,這就是佛蘭斯蒂德命名法。從此以後許多其他的系統的星表都被創造出來。

其他命名

科學界唯一認可能夠為恆星或天體命名的機構是國際天文聯合會(IAU)。很多的私人公司(例如:“International Star Registry”)以販售恆星的名字為主,但是除了購買者以外,這些名字既不會被科學界認可,也沒有人會使用這個名字,並且有許多組織假稱為天文機構進行詐欺,騙取無知的民眾購買星星的名字。

分類

在宇宙中存在眾多類型的恆星,不同類型的恆星其起源與演化是不同的,需要對恆星進行分類。

傳統分類

1.光譜分類
普遍認可的恆星分類是光譜分類。
依據恆星光譜中的某些特徵與譜線和譜帶,以及這些譜線和譜帶的相對強度,同時也考慮連續譜的能量分布,將恆星劃分為以下大類型。
O型——淡藍色恆星
紫外連續譜強。有電離氦,中性氦和氫線。二次電離碳、氮、氧線較弱。如獵戶座ι(中名伐三)。
B型——藍白色恆星
氫線強,中性氦線明顯,無電離氦線,但有電離碳、氮、氧和二次電離矽線。如大熊座η(中名搖光)。
A型——白色恆星
氫線極強,氦線消失,出現電離鎂和電離鈣線。如天琴座α(中名織女一)。
F型——金白色恆星
氫線強,但比A型弱。電離鈣線大大增強變寬,出現許多金屬線。如仙后座β(中名王良一)。
G型——黃色恆星
氫線變弱,金屬線增強,電離鈣線很強很寬。如太陽、天龍座β(中名天棓三)。
K型——橙色恆星
氫線弱,金屬線比G型中強得多。如金牛座α(中名畢宿五)。
M型——橙紅色恆星
氧化鈦分子帶最突出,金屬線仍強,氫線很弱。
R和N型——橙到紅色恆星
光譜同K和M型相似,但增加了很強的碳和氰的分子帶。後來把它們合稱為碳星,記為C。如雙魚座19號星。
S型——紅色恆星
光譜同M型相似,但增加了強的氧化鋯分子帶,常有氫發射線。如雙子座R。
2.依據光度與溫度的比較圖
依據恆星在赫羅圖的位置,將恆星劃分為:白矮星、主序星、巨星、超巨星等。
3.依據恆星的穩定性
劃分為穩定恆星和不穩定恆星。
4.依據恆星體積與質量
劃分為小型恆星、中型恆星、大型恆星、超大型恆星。

江氏分類

2013年12月20日,江發世在《恆星起源與演化》一文對恆星提出了新的分類。
1.依據恆星與其他星球的關係以及運動情況,劃分為以下類型:
孤星型恆星:在宇宙空間孤立存在,不在星系中,沒有與其它星球形成關係。該類型恆星在宇宙中一般呈直線運動。其形態為球形和非球形。
主星型恆星:捕獲小質量天體形成繞其鏇轉的星系,恆星位於中心是主星,其它小質量天體如行星彗星等繞其鏇轉是從星。在宇宙中一般呈直線運動。形態為球形和非球形。
從屬型恆星:這類恆星繞大質量天體進行轉動,沒有小質量天體繞其鏇轉。該類型恆星存在公轉和自轉,其運動軌道為圓形、近圓形和橢圓形,其形態為球形或近球形。
伴星型恆星:這類恆星與大質量體星球形成相互繞轉,形成伴星關係。伴星間圍繞共同質點公轉,存在自轉和公轉,其形態為球形或近球形。
混合型恆星:這類恆星繞大質量天體進行轉動,同時有小質量天體繞其鏇轉或有伴星。存在公轉和自轉,其形態為球形或近球形。如太陽。
2.依據恆星成因或起源
劃分為碎塊型恆星、凝聚型恆星、捕獲型恆星。
3.依據恆星結構
劃分為簡單型恆星即非圈層狀結構恆星、複雜型恆星即圈層狀結構恆星。
4.依據溫度
劃分為低溫型恆星、中低溫型恆星、中溫型恆星、中高溫型恆星、高溫型恆星。
5.依據壽命
劃分為短命型恆星、長命型恆星。

演化

形成期

恆星恆星

在宇宙發展到一定時期,宇宙中充滿均勻的中性原子氣體雲,大體積氣體雲由於自身引力而不穩定造成塌縮。這樣恆星便進入形成階段。在塌縮開始階段,氣體雲內部壓力很微小,物質在自引力作用下加速向中心墜落。當物質的線度收縮了幾個數量級後,情況就不同了,一方面,氣體的密度有了劇烈的增加,另一方面,由於失去的引力位能部分的轉化成熱能,氣體溫度也有了很大的增加,氣體的壓力正比於它的密度與溫度的乘積,因而在塌縮過程中,壓力增長更快,這樣,在氣體內部很快形成一個足以與自引力相抗衡的壓力場,這壓力場最後制止引力塌縮,從而建立起一個新的力學平衡位形,稱之為星坯

星坯的力學平衡是靠內部壓力梯度與自引力相抗衡造成的,而壓力梯度的存在卻依賴於內部溫度的不均勻性(即星坯中心的溫度要高於外圍的溫度),因此在熱學上,這是一個不平衡的系統,熱量將從中心逐漸地向外流出。這一熱學上趨向平衡的自然傾向對力學起著削弱的作用。於是星坯必須緩慢的收縮,以其引力位能的降低來升高溫度,從而來恢復力學平衡;同時也是以引力位能的降低,來提供星坯輻射所需的能量。這就是星坯演化的主要物理機制。

定期

主序星階段在收縮過程中密度增加,我們知道ρ∝r-3,由式(4),rc∝r3/2,所以rc比r減小的更快,收縮氣雲的一部分又達到新條件下的臨界,小擾動可以造成新的局部塌縮。如此下去在一定的條件下,大塊氣雲收縮為一個凝聚體成為原恆星,原恆星吸附周圍氣雲後繼續收縮,表面溫度不變,中心溫度不斷升高,引起溫度、密度和氣體成分的各種核反應。產生熱能使氣溫升的極高,氣體壓力抵抗引力使原恆星穩定下來成為恆星,恆星的演化是從主序星開始的。

恆星的成份大部分是H和He,當溫度達到104K以上,即粒子的平均熱動能達1eV以上,氫原子通過熱碰撞就充分的電離了(氫的電離能是13.6eV),在溫度進一步升高后,等離子氣體中氫核與氫核的碰撞就可能引起核反應。

晚期

主序後的演化由於恆星形成是它的主要成份是氫,而氫的點火溫度又比其他元素都低,所以恆星演化的第一階段總是氫的燃燒階段,即主序階段。在主序階段,恆星內部維持著穩衡的壓力分布和表面溫度分布,所以在整個漫長的階段,它的光度和表面溫度都只有很小的變化。

恆星在燃燒盡星核區的氫之後,就熄火,這時核心區主要是氦,它是燃燒的產物,外圍區的物質主要是未經燃燒的氫,核心熄火後恆星失去了輻射的能源,它便要引力收縮是一個起關鍵作用的因素。一個核燃燒階段的結束,表明恆星內各處溫度都已低於在該處引起點火所需要的溫度,引力收縮將使恆星內各處的溫度升高,這實際上是尋找下一次核點火所需要的溫度,引力收縮將使恆星內各處的溫度全面的升高,主序後的引力收縮首先點著的不是核心區的氦(它的點火溫度高的太多),而是核心與外圍之間的氫殼,氫殼點火後,核心區處於高溫狀態,而仍沒核能源,它將繼續收縮。這時,由於核心區釋放的引力位能和燃燒中的氫所釋放的核能,都需要通過外圍不燃燒的氫層必須劇烈地膨脹,即讓介質輻射變得更透明。而氫層膨脹又使恆星的表面溫度降低了,所以這是一個光度增加、半徑增加、而表面變冷的過程,這個過程是恆星從主星序向紅巨星過渡,過程進行到一定程度,氫區中心的溫度將達到氫點火的溫度,於是又過渡到一個新階段--氦燃燒階段。

分布

恆星託兒所恆星託兒所
恆星在宇宙中的分布是不均勻的,並且通常都是與星際間的氣體、塵埃一起存在於星系中。一個典型的星系擁有數千億顆的恆星,而再可觀測的宇宙中星系的數量也超過一千億個(1011)。過去相信恆星只存在余星系之中,但在星系際的空間中也已經發現恆星。天文學家估計宇宙至少有700垓(7×1022)顆恆星。

除了太陽之外,最靠近地球的恆星是半人馬座的比鄰星,距離是39.9兆(1012)公里,或4.2光年。光線從半人馬座的比鄰星要4.2年才能抵達地球。在軌道上繞行地球的太空梭速度約為8公里/秒(時速約30,000公里),需要150,000年才能抵達那兒。像這樣的距離,包括鄰近太陽系的地區,在星系盤中是很典型的。在星系的中心和球狀星團內,恆星的距離會更為接近,而在星暈中的距離則會更遙遠。

由於相對於星系的中心,恆星的距離是非常開闊的,因此恆星的相互碰撞是非常罕見的。但是在球狀星團或星系的中心,恆星碰撞則很平常。這樣的碰撞會形成藍掉隊星,這些異常的恆星比在同一星團中光度相同的主序帶恆星有著更高的表面溫度。

運動

世間萬物無不都在運動,恆星雖然看似在天空中恆定不動,其實它也有自己的運動。由於不同恆星運動的速度和方向不一樣,它們在天空中相互之間的相對位置會發生變化,這種變化稱為恆星的自行。全天恆星之中,包括那些肉眼看不見的很暗的恆星在內,自行最快的是巴納德星,達到每年10.31角秒(1角秒是圓周上1度的3600分之一)。一般的恆星,自行要小得多,絕大多數小於1角秒。
恆星自行的大小並不能反映恆星真是運動速度的大小。同樣的運動速度,距離遠就看上去很慢,而距離近則看上去很快。因為巴納德星離開我們很近,不到6光年,所以真實的運動速度不過88km/s。
恆星的自行只反映了恆星在垂直於我們視線方向的運動,稱為切向速度。恆星在沿我們視線方向也在運動,這一運動速度稱為視向速度。巴納德星的視向速度是-108km/s(負的視向速度表示向我們接近,而正的視向速度表示離我們而去)。恆星在空間的有的速度,應是切向速度和視向速度的合成速度,對於巴納德星,它的速度為139km/s。
上述恆星的空間運動,由三個部分組成。第一是恆星繞銀河系中心的圓周運動,這是銀河系自轉的反映。第二是太陽參與銀河系自轉運動的反映。在扣除這兩種運動的反映之後,才真正是恆星本身的運動,稱為恆星的本動。

質量

船底座η是已知質量最大的恆星之一,約為太陽的100–150倍,所以其壽命很短,最多祇有數百萬年。依據對圓拱星團(Archescluster)的研究,認為在宇宙應該有質量是太陽150倍的大質量恆星存在,但在實際上卻未能尋獲。雖然這個極限的原因仍不清楚,但愛丁頓光度給了部分答案,因為它定義了恆星在不拋出外層大氣層下所能發射至空間的最大光度。

在大爆炸後最早誕生的那一批恆星質量必然很大,或許能達到太陽的300倍甚至更大,由於在它們的成分中完全沒有比鋰更重的元素,這一代超大質量的恆星應該已經滅絕,第三星族星暫時只存在於理論中。

劍魚座ABA的伴星劍魚座ABC,質量只有木星的93倍,是已知質量最小,但核心仍能進行核聚變的恆星。金屬量與太陽相似的恆星,理論上仍能進行核聚變反應的最低質量估計質量大約是木星質量的75倍。當金屬量很低時,依目前對最暗淡恆星的研究,發現尺寸最小的恆星質量似乎只有太陽的8.3%,或是木星質量的87倍。再小的恆星就是介乎於恆星與氣體巨星之間的灰色地帶,沒有明確定義的棕矮星。

結合恆星的半徑和質量可以確定恆星表面的引力,巨星表面的引力比主序星低了許多,而相較於簡併下的狀態,像是白矮星,表面引力則更為強大。表面引力也會影響恆星的光譜,越高的引力所造成吸收譜線的變寬越明顯。

2010年英國謝菲爾德大學科學家發現了迄今質量最大的恆星,它在形成初期質量或可達太陽質量的320倍,亮度接近太陽的1000萬倍,表面溫度超過4萬攝氏度。

光譜分類

恆星分類是依據光譜和光度進行的二元分類。在通俗的簡化的分類中,前者可由恆星的顏色區分,後者則大致分為“巨星”和“矮星”,比如太陽是一顆“黃矮星”,常見的名稱還有“藍巨星”和“紅巨星”等。

根據維恩定律,恆星的顏色與溫度有直接的關係。所以天文學家可以由恆星的光譜得知恆星的性質。故此,天文學家自19世紀便開始根據恆星光譜的吸收線,以光譜類型將恆星分類。天體物理學就是由此發展起來的。

依據恆星光譜,恆星從溫度最高的O型,到溫度低到分子可以存在於恆星大氣層中的M型,可以分成好幾種類型。而最主要的型態,可利用“Oh,BeAFineGirl,KissMe”(也有將“girl”改為“guy”)這句英文來記憶(還有許多其它形式的口訣記憶),各種罕見的光譜也有各特殊的分類,其中比較常見的是L和T,適用於比M型溫度更低和質量更小的恆星和棕矮星。每個類型由高溫至低溫依序以數字0到9來標示,再細分10個小類。此分類法與溫度高低相當符合,但是還沒有恆星被分類到溫度最高的O0和O1。

光譜類型表面溫度顏色和壽命

O30,000-60,000K藍約幾百萬年以下
B10,000-30,000K淺藍約幾千萬年,
A7,500-10,000K淺藍或白約幾億萬年
F6,000-7,500K黃約幾十億年
G5,000-6,000K橙黃(太陽屬於此類型)約100億年
K3,500-5,000K紅色或橙色約150億~350億年
M2,000-3,500K暗紅超過幾百億年

另一方面,恆星還有加上“光度效應”,對應於恆星大小的二維分類法,從0(超巨星)經由III(巨星)到V(矮星)和VII(白矮星)。大多數恆星皆以燃燒氫的普通恆星,也就是主序星。當以光譜對應絕對星等繪製赫羅圖時,這些恆星都分布在對角線上很窄的範圍內。

太陽的類型是G2V(黃色的矮星),是顆大小與溫度都很普通的恆星。太陽被作為恆星的典型樣本,並非因為它很特別,只因它是離我們最近的恆星,且其它恆星的許多特徵都能以太陽作為一個單位來加之比較。

觀測

哈勃望遠鏡拍攝的天狼星及其伴星照片人類對恆星的觀測歷史悠久。古埃及以天狼星在東方地平線的出現,預示尼羅河泛濫的日子。中國商朝就設立專門官員觀測大火在東方的出現,確定歲首的時刻,與作物播種與收割並列在卜辭中。而中國明朝的航海家們則利用航海九星來判斷方向。美國的阿波羅11號飛船設有光學定位儀,利用恆星來確定位置。

對恆星體積的測量可以通過干涉法和月掩星法測得恆星的角直徑,從而求得體積。
恆星的質量可用克卜勒第三定律或恆星光度與質量之間的關係進行測量。
恆星老化膨脹變成紅巨星吞軌道行星:或為地球未來歸宿。

2012年8月24日,據國外媒體報導,一支由美國、波蘭和西班牙等國科學家組成的國際研究團隊首次發現日益老化的恆星吞沒其行星的證據。

數量

天文學家對宇宙中恆星的數量一直有不同的估算。最著名的一個說法是美國天文學家卡爾·薩根在他的著作《千億的千億》中提出的一個猜測,認為宇宙中有1000億個星系,每個星系有1000億個恆星。而據此天文學家又進一步推測各星系恆星數量約為1000億的一萬億倍。美國天文學家彼得·范·多昆和天體物理學家查理·康羅伊對來自星系的光強度分析後認為大約有3X10。

亮度

NO 編號 名稱英文星名 所屬星座 可視星等 距離(光年)
--- 太陽Sun ------- -26.72 -------
--- 滿月Moon ------- -12.74 -------
1 天狼星Sirius 大犬座 -1.46 8.6
2 老人星Canopus 船底座 -0.72 80
3 南門二Rigel Kentaurus 半人馬座 -0.30 4.3
4 大角星Arcturus 牧夫座 -0.04 30
5 織女星Vega 天琴座 +0.03 25
6 五車二Capella 御夫座 0.08 40
7 參宿七Rigel 獵戶座 0.12 700
8 南河三Procyon 小犬座 0.38 11
9 水委一Achernar 波江座 0.46 80
10 參宿四Betelgeuse 獵戶座 0.50 500
11 馬腹一Hadar 半人馬座 0.61 330
12 牛郎星Altair 天鷹座 0.77 16
13 十字架二Acrux 南十字座 0.80 450
14 畢宿五Aldebaran 金牛座 0.85 60
15 心宿二Antares 天蠍座 0.96 500
16 角宿一Spica 室女座 0.97 350
17 北河三Pollux 雙子座 1.14 35
18 北落師門Fomalhaut 南魚座 1.16 22
19 天津四Deneb 天鵝座 1.25 1800
20 十字架三Mimosa 南十字座 1.25 500
21 軒轅十四Regulus 獅子座 1.35 70
22 弧矢七Adhara 大犬座 1.50 600
23 北河二Castor 雙子座 1.58 50
24 十字架一Gacrux 南十字座 1.63 80
25 尾宿八Shaula 天蠍座 1.63 300
26 參宿五Bellatrix 獵戶座 1.64 400
27 五車五Elnath 金牛座 1.65 130
28 南船五Miaplacidus 船底座 1.68 50
29 參宿二Alnilam 獵戶座 1.70 1300
30 鶴一Al Nair 天鶴座 1.74 70
31 玉衡Alioth 大熊座 1.77 60
32 天樞Dubhe 大熊座 1.79 70
33 天船三Mirfak 英仙座 1.80 500
34 天社一Regor 船帆座 1.82 1000
35 箕宿三Kaus Australis 人馬座 1.85 120
36 弧矢一Wezen 大犬座 1.86 2800
37 海石一Avior 船底座 1.86 80
38 搖光Alkaid 大熊座 1.86 150
39 尾宿五Sargas 天蠍座 1.87 200
40 五車三Menkalinan 御夫座 1.90 60
41 三角形三Atria 南三角座 1.92 100
42 井宿三Alhena 雙子座 1.93 80
43 孔雀十一Peacock 孔雀座 1.94 300
44 軍市一Mirzam 大犬座 1.98 700
45 星宿一Alphard 長蛇座 1.98 110
46 婁宿三Hamal 牡羊座 2.00 70
47 北極星Polaris 小熊座 2.02 400
48 斗宿四Nunki 人馬座 2.02 200
49 土司空Diphda 鯨魚座 2.04 60
50 參宿一Alnitak 獵戶座 2.05 1300

相關文獻

千億個太陽》(1980年)-(魯道夫·基彭哈恩-德國天體物理學家)
《來自宇宙邊緣的光線》(1984年)-(魯道夫·基彭哈恩-德國天體物理學家)
恆星的結構和演化》(1990年)-(魯道夫·基彭哈恩-德國天體物理學家)
《恆星物理》(2006年)-(黃潤乾-中國天體物理學家)
時間簡史》(1988)-(史蒂芬·霍金-劍橋大學教授)

天文學基本術語

恆星

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