星空starfield售前補(bǔ)習(xí)班③—恒星
星空starfield售前補(bǔ)習(xí)班②—專有名詞天體
本來想恒星和行星放一起的，發(fā)現(xiàn)不行，單是恒星的分類都太多了。
首先，還是重申一遍大尺度的概念，看看恒星在其中的定位：一級（纖維空洞）-二級（超星系團(tuán)）-三級（星系團(tuán)/群）-四級（星系）-五級（恒星系/行星系）-六級（星星個體）
恒星是銜接四級和五級的概念，恒星系是10個以下的恒星通過引力綁在一起而存在的運行系統(tǒng)，而上一級的銀河系、以及銀河系內(nèi)部的星云、星團(tuán)、星際泡、星際云等都是由一個個的恒星系組成的。所以我們?nèi)祟愓J(rèn)識宇宙最基本也最方便的單位應(yīng)該也是恒星系。
很多人對我們自己的太陽系已經(jīng)有了一定的了解，然而對于其他星系——那些離太陽系不算太遠(yuǎn)的星系基本上了解不多（尺度參考：離太陽最近的恒星比鄰星，位于“半人馬座α”這個三合星恒星系，4.24光年）。根據(jù)目前所知的游戲背景信息，玩星空是要了解太陽100光年以內(nèi)（定居星系處于50光年的地方）的一些星體和其他宇宙知識的，我們可以從一個個的恒星系入手，先了解這個恒星系據(jù)太陽系的距離、恒星本身的種類和運行特征、是否多恒星系統(tǒng)、有無行星環(huán)繞等，再了解它的行星系，如是否處于宜居帶、行星種類、有多少衛(wèi)星等、進(jìn)而能發(fā)展出個人的一些喜好和做各種決定。（我要在早期就安利TRAPPIST-1星系，處于宜居帶的第三顆行星小g將會是我的第二故鄉(xiāng)?。?/p>
那么我們這回先來了解恒星是什么，它從何而來，又會有什么樣的結(jié)局。
恒星定義：恒星是由等離子體（固體>>加熱>>液體>>加熱>>氣體>>?再加熱>>等離子體?。┙M成的，是能自己發(fā)光（因為等離子體會發(fā)光）的球狀或類球狀天體。
想要高效地了解恒星的分類，首先需要知道這個揭示了恒星演化的圖：
所有恒星的所有演化階段（理論上）都可以在圖中找到位置，處于中間那一條帶里的恒星叫做主序星，左下和右上分別是恒星演變到后期，分化了之后的各種位置。要注意到，顏色越藍(lán)，溫度越高，顏色越紅，溫度越低。
*絕對星等：簡單來說是恒星的真實亮度，數(shù)字越小越亮，太陽的絕對星等是4.83
*視星等/目星等：地球上觀測到的亮度，數(shù)字越小越亮，滿月的視星等約為-12，太陽-26.8
恒星的一生有三個可能的結(jié)局：變涼、爆炸、變黑洞（結(jié)局很少但過程很復(fù)雜并且路徑有很多條）哦對了，也有因為質(zhì)量太過小，在變成恒星之前就失敗的“褐矮星”。spider星，哈哈。
不過，其實恒星最簡單也最全面的分類方法，是顏色。恒星的顏色和它的光譜類型有關(guān)，恒星的光譜類型和顏色的對應(yīng)關(guān)系如下（在上面的赫羅圖可以看清楚）：
O型：淡藍(lán)色
B型：藍(lán)白色
A型：白色
F型：金白色
G型：黃色
K型：橙色
M型：紅色
R和N型：橙到紅色恒星
為什么沒有綠色的恒星，好像說綠色光譜的恒星也會發(fā)出白色的光，而人類眼睛有bug看不到白色里面的綠色（不專業(yè)，純找打，別信）
下面開始介紹恒星演化階段的一些重要名詞：
原恒星（Protostar）
處于“原始狀態(tài)”（慢收縮階段）的恒星。它在星際介質(zhì)中的巨分子云收縮下出現(xiàn)，分子云核心的密度增加直到類似“金牛T星”狀態(tài)（一顆能被觀測到的最年輕的恒星，大約在一億年后可以成為主序星，這個概念以它為標(biāo)尺）的形成，然后就發(fā)展進(jìn)入主序帶。脫離原恒星階段，標(biāo)志著恒星從質(zhì)量的吸積進(jìn)入能量的輻射。
主序前星（pre-main sequence star）
恒星尚未成為主序星的一個階段。當(dāng)原恒星周圍的氣體和塵粒消散，吸積的過程停止，才能成為主序前星。當(dāng)主序前星越過恒星誕生線之后，便能在可見光下被觀測到。主序前星階段的時長在恒星的生命中低于1%（對比下，恒星的生命時間大約有80%在主序帶上）。
主序星（main sequence star）
是恒星生命中以氫燃燒為主的階段。所有的主序星都在流體靜力平衡狀態(tài)（就是能保持一個球的形狀），來自炙熱核心向外膨脹的熱壓力與來自引力坍縮向內(nèi)的壓強(qiáng)維持著平衡。恒星的亮度和表面溫度會隨著年齡而增加。觀測到的主序星上部恒星質(zhì)量的上限在120至200太陽質(zhì)量，質(zhì)量下限大約是0.08太陽質(zhì)量，低于這個門檻的會變成褐矮星。太陽目前處于這個階段，之后會變成紅巨星。
主序后星（post?main?sequence?star）
指處于已脫離主序的演化階段的恒星。下面介紹的都是主序后星。
紅巨星（red giant）
一個較短的不穩(wěn)定階段，恒星表面溫度相對很低，但因為體積巨大而極為明亮。廣義上包括氫燃燒以后離開主星序的恒星，位于赫羅圖的右方或右上方，屬于巨星支或超巨星支，通常這些恒星大部分是體積和光度均很大的K、M型星，是光色發(fā)紅的低溫恒星，故稱為紅巨星。溫度太高的會變成其他顏色巨星。質(zhì)量較小的恒星外層物質(zhì)會向外擴(kuò)一下，核心物質(zhì)則轉(zhuǎn)化為一顆白矮星，中低質(zhì)量的恒星會先變成紅巨星，燒完了再變成白矮星。恒星質(zhì)量越大，紅巨星的過程持續(xù)的時間越短。一顆10倍以上太陽質(zhì)量的恒星可能會變成特別大的紅超巨星（Red Super Giant）。大約在50億年后，太陽將成為紅巨星，但是過30億年以后，地球的表面將變得如同金星一般高熱。
白矮星（white dwarf）
白矮星是由簡并電子的壓力抗衡引力而維持平衡狀態(tài)的致密星（就是只能有原子核存在），因早期發(fā)現(xiàn)的大多呈白色而得名，可持續(xù)幾十億年。當(dāng)恒星還是紅巨星時，內(nèi)部的氦開始聚變成碳，其實內(nèi)部已經(jīng)是一顆白矮星了，當(dāng)恒星的不穩(wěn)定狀態(tài)達(dá)到極限后，紅巨星會爆發(fā)，把核心以外的物質(zhì)都拋離向外擴(kuò)散成為星云，殘留下來的內(nèi)核就是白矮星。白矮星階段的恒星光度低、密度高、溫度高、體積小、質(zhì)量大，主要由碳構(gòu)成，外部覆蓋一層氫氣與氦氣。銀河系當(dāng)時中已被發(fā)現(xiàn)的白矮星有488顆，都是離太陽不遠(yuǎn)的近距天體。白矮星的內(nèi)部不再有物質(zhì)進(jìn)行核聚變反應(yīng)，因此不再有能量產(chǎn)生，因為沒有能量的來源，它將會逐漸釋放它的熱量而變冷，這意味著它會轉(zhuǎn)變成紅色。經(jīng)過漫長的時間，白矮星的溫度將冷卻到光度不再能被看見，而成為冷的黑矮星。白矮星內(nèi)部相當(dāng)于一個巨大鉆石，2004年吉尼斯世界紀(jì)錄了直徑約4000公里的鉆石，哦不，碳白矮星。
新星（nova/new star）
是由吸積在白矮星表面的氫被白矮星高溫加熱造成劇烈的核子爆炸現(xiàn)象。這類白矮星通常原本都很暗，難以發(fā)現(xiàn)，爆發(fā)時突然增亮，于是被當(dāng)作新產(chǎn)生的恒星，因此而得名。從地球上觀測，就是一顆明亮而顯而易見的“新”恒星的突然出現(xiàn)，并且它會在數(shù)周或數(shù)月內(nèi)緩慢消失。所有觀測到的新星的前身都位于雙星系統(tǒng)中，或者是一對正在合并中的紅矮星，或者是白矮星和它的伴星。按光度下降速度可以分為：快新星（NA）、中速新星（NAB）、慢新星（NB）、甚慢新星（NC）。在銀河系中已發(fā)現(xiàn)超過200顆新星。
超新星（supernova）
是恒星在演化接近末期時經(jīng)歷的一種劇烈爆炸現(xiàn)象。比新星更明亮，比新星活動性更劇烈，所以叫超新星，是爆發(fā)規(guī)模最大的變星。質(zhì)量在8倍太陽質(zhì)量以上的恒星有可能變成超新星。恒星爆炸并向周圍的星際物質(zhì)輻射激波，這種激波會導(dǎo)致一個由膨脹的氣體和塵埃構(gòu)成的殼狀結(jié)構(gòu)形成，這被稱作超新星遺跡。按照超新星上的元素分為I型（爆炸前已失去氫甚至氦包層，于是缺氫）、Ia型（巨星+白矮星的雙星系統(tǒng)，缺氫和氦，有硅）、Ib型（大質(zhì)量鐵核坍縮，缺氫，有氦）和Ic型（大質(zhì)量鐵核坍縮，缺氫、氦、硅）、II型超新星（大質(zhì)量核塌縮，有氫）。超新星爆發(fā)后會有幾種可能，一是變成中子星，二是變成黑洞，三是變成渣渣。也有可能先變成中子星，再變成黑洞。超新星爆發(fā)令它周圍的星際物質(zhì)充滿了金屬，這豐富了形成恒星的分子云的元素構(gòu)成。
中子星（Neutron Star）
是除黑洞外密度最大的星體，前身一般是一顆質(zhì)量為10-29倍太陽質(zhì)量的恒星。恒星演化到末期，內(nèi)部先壓縮成白矮星，原子的外殼被壓破了，但是它還沒有爆炸，于是繼續(xù)壓縮，原子核也被壓破了。原子核中的質(zhì)子和中子便被擠出來，質(zhì)子和電子擠到一起結(jié)合成中子，最后所有的中子擠在一起，形成了中子星?？梢哉f，中子星就是一個巨大的原子核。這時重力崩潰，恒星外殼的動能轉(zhuǎn)化為熱能向外爆發(fā)，發(fā)生超新星爆炸（supernova explosion）之后，內(nèi)部的中子星內(nèi)核就會被剩下來。中子星的密度即使是由原子核所組成的白矮星也無法和它相比。中子星的質(zhì)量非常大以至于巨大的引力讓光線都是呈拋物線掙脫。但中子星并不是恒星的最終狀態(tài)，它還要進(jìn)一步演化，由于它溫度很高，能量消耗也很快，因此當(dāng)它的角動量消耗完以后，將變成不發(fā)光的黑矮星。
脈沖星（Pulsar）
就是旋轉(zhuǎn)的中子星，由于高速自轉(zhuǎn)，它能夠周期性地發(fā)射脈沖信號。1967年第一顆脈沖星（PSR1919+21）被發(fā)現(xiàn)，由于自轉(zhuǎn)周期太短，是白矮星不能達(dá)到的速度，所以中子星概念才由假說成為事實，脈沖星也成為20世紀(jì)60年代天文的四大發(fā)現(xiàn)之一。至今人類已發(fā)現(xiàn)1620多顆脈沖星。脈沖星直徑大多為10千米左右，自轉(zhuǎn)極快，還具有極強(qiáng)的磁場，電子從磁極射出，輻射具有很強(qiáng)的方向性。脈沖星可以是雙星系統(tǒng)（脈沖雙星=其中之一是脈沖星、雙脈沖星=兩個都是脈沖星），也可以擁有行星系統(tǒng)。
黑洞（Black Hole）
黑洞的產(chǎn)生過程類似于中子星的產(chǎn)生過程，由于恒星核心的質(zhì)量大到使收縮過程無休止地進(jìn)行下去，中子在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末，剩下來的是一個密度高到難以想象，時空曲率大到光都無法從其事件視界逃脫的天體。
黑洞的誕生過程，簡單來說，通常恒星最初只含氫元素，氫聚變產(chǎn)生向外的能量，與向內(nèi)的引力抗衡，以維持恒星結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。氫聚變產(chǎn)生新元素氦，然后氦也參與聚變生成鋰，如此類推，按照元素周期表依次是鈹、硼、碳、氮等被生成，直至鐵元素生成，該恒星便會坍塌。這是由于鐵元素相當(dāng)穩(wěn)定，參與聚變時釋放的能量過小導(dǎo)致聚變最終停止，這使得恒星沒有足夠的向外的能量與引力抗衡，從而引發(fā)坍塌，最終形成黑洞。
黑洞巨大的質(zhì)量導(dǎo)致周圍的時空扭曲，光或任何東西進(jìn)入這個區(qū)域都會被吸到黑洞里，不可能從該區(qū)域逃逸，這個區(qū)域的邊界稱作事件視界。所以黑洞無法直接觀測，但可以借由間接方式得知其存在與質(zhì)量，并且觀測到它對其他事物的影響。借由物體被吸入之前的因黑洞引力帶來的加速度導(dǎo)致的摩擦而放出x射線和γ射線的“邊緣訊息”，可以獲取黑洞存在的訊息。
其他表述：物體的實際半徑小于其史瓦西半徑（比如太陽的史瓦西半徑約為3km，地球的史瓦西半徑是9mm）的物體被稱為黑洞。
紅矮星（Red Dwarfs）
大多數(shù)紅矮星的直徑及質(zhì)量均低于太陽的三分一，表面溫度也低于3,500K。釋出的光也比太陽弱得多，有時更可低于太陽光度的萬分之一。銀河系（也許所有星系都是如此）中70%的恒星都是紅矮星。由于紅矮星內(nèi)部氫元素的核聚變速度緩慢，因此它們也擁有較長的壽命。另外，因為紅矮星的體積小，引力也相對較小，內(nèi)部產(chǎn)生的壓力和溫度不足以把氦聚合成更重的元素，因此也就不可能膨脹成紅巨星，而是逐步收縮，直至把氫耗盡。也因為這個緣故，一顆紅矮星的壽命可多達(dá)數(shù)百億年，幾乎和宇宙的年齡一樣長。最近科學(xué)家說紅矮星周圍的行星上也是可能孕育生命的。
褐矮星（Brown Dwarfs）
也叫T矮星，是質(zhì)量介于最重的氣態(tài)巨行星和最輕的恒星之間的一種次恒星，具體而言，質(zhì)量介于13至75或80倍木星質(zhì)量。低于這個范圍的是次褐矮星（有時被稱為流浪行星），質(zhì)量在這之上的是最輕的恒星紅矮星。褐矮星可能只有對流，而沒有分層或化學(xué)分化深度。褐矮星不在主序帶上。其質(zhì)量不足以維持核心中氫（1H）融合成氦的核聚變反應(yīng)。褐矮星是而是介于恒星和行星兩者之間的天體。
變星（variable star）
多數(shù)恒星在亮度上幾乎都是固定的，然而有些恒星的亮度有顯著的變化。變星指亮度與電磁輻射不穩(wěn)定的恒星。這個概念不是恒星演變階段的概念，僅僅指恒星的亮度等具有可觀測的變化這一個特征，所以變星種類繁多，涉及恒星演化的各個階段。已發(fā)現(xiàn)的變星有2萬多顆，著名的造父變星（周期性脈動引起亮度變化，造父一是典型，所以取其名）、新星、超新星等都屬于變星。按光變的起源和特征，可將變星劃分為3大類：食變星（雙星系統(tǒng)中的子星，因為時常被遮住所以亮度有變化）、脈沖星和爆發(fā)星（新星、超新星等）。此外還有光譜變星、磁變星、紅外變星、X射線新星等。變星命名法由阿格蘭德于1844年創(chuàng)立，每一星座內(nèi)的變星，按發(fā)現(xiàn)的先后，在星座后用R—Z記名，如北冕座R、鯨魚座YZ和天鷹座V603。
?
吐血了，下回是行星的分類。
