恒星的基本知识

.,1,恒星的基本性质,1.1一些恒星的基本物理量及其测量,1.2赫罗图,1.3星族,1.4恒星演化的基本方程,.,2,恒星在整个天体物理研究中所处的地位,Whydowestudystars?,Starstothecosmologyislikeasatomsinphysics.Tounderstandthewholeuniverse,itiscrucialtounderstandstars.,Stars,inparticularlytheSun,playsacrucialroleinourlives,.,3,什么是恒星？,恒星：由炽热气体组成的、能自身发光的球状或类球状天体。,Astarcanbedefinedasabodythatsatisfiestwoconditions:(a)itisboundbyself-gravity;(b)itradiatesenergysuppliedbyaninternalsource.,.,4,典型的恒星参数范围,.,5,太阳是及其普通的一颗恒星,太阳在我们的生命中扮演着非常关键的角色:核反应能量+气候(季节)生活;合成元素(C,O,N)在空气中和我们人类的身体里都可以找到,.,6,1恒星的光度,InverseSquareLawofLight,光度L(luminosity)：单位时间内辐射的总能量，是恒星的固有量(总的辐射功率)。亮度F(brightness)：在地球上单位时间单位面积接收到的恒星的辐射量。L=4pR2F,FLR-2视亮度的大小取决于三个因素：天体的光度天体离我们的距离星际物质对辐射的吸收和散射,视星等m(apparentmagnitude),定义古希腊天文学家Hipparcos(喜帕恰斯)在公元前150年左右首先创立的表征恒星亮度的系统（1等星-6等星）。星等值越大，视亮度越低。天文学家在此基础上建立了星等系统。星等差1等，其亮度差2.512倍，星等相差5等的天体亮度相差100倍。星等分别为m1和m2的恒星亮度之比为：F1/F2=10-0.4(m1-m2)。,.,8,-26.8,-12.5,-4.4,-1.5,6,18,30,Hubble,KeckLimit,.,9,1）有效温度(TheEffectiveStellarTemperature),恒星的光球辐射近似可看为绝对黑体辐射，利用Stefan-Boltzmann公式确定的温度为恒星的有效温度。,单位面积黑体辐射的功率FT4总的黑体辐射的功率L=4pR2T4其中Stefan-Boltzmann常数5.6710-5ergcm-2s-1K-4,.,10,Oh,BeAFineGuy(Girl),KissMe!,按照恒星光谱中最为明显的吸收线的类型（物理原因），通常把恒星划分为7种主要的光谱类型。,恒星的光谱型,.,11,每一种光谱型可以继续分为0-9十个次型。数字越小温度越高。太阳的光谱型为G2。,.,12,恒星质量变化范围不太大，绝大多数恒星的质量在0.1M到120M之间。质量太大（60M）的恒星动力学不稳定，质量太小（103gcm-3，物质全部处于压力电离状态。电子气体处于简并（退化）状态，而原子核并不处于简并状态。除表层外，内部物质一般可能处于晶格点阵状态，无核能源，内部残存的热能靠热传导向外转输。表面薄层存在对流，但能量损失失速率不大，计算表明为其热量耗散时标1010年，到现在为止，白矮星温度还未降到105以下。,简并Fermi气体,.,40,中子星,热光度非常小,半径为10公里,质量1.4M,具有强磁场，通常在10961012G范围内，但有些磁场或许可以达到1015G1016G（如AXP,SGR）,物质平均密度同原子核密度相近，可以达1014gcm-3,表面温度T在105-1010K，热辐射主要在X-射线（甚至g-射线）波段,.,41,中子星表层大气非常薄，约几米厚，密度约为（10-4-1）gcm-3。中子星表面约有不足1公里厚的壳层，它是由铁或更重元素组成的晶格点阵结构。在壳层下面就逐渐向内过渡到中子超流区（其中质子