[轉貼]天文小百科之恆星 (Stars)

lamxdxd

大陵五佯謬 (Algol Paradox)	某些雙星系統內質量較低的恆星已經變了紅巨星，但質量較高的伴星仍然是主序星。矛盾在於恆星演化理論說大質量的恆星壽命較短。其實質量較高的恆星首先離開主星序，膨脹成為巨星，並受伴星的引力影響，溢出外層物質，最後質量反而變得較小，伴星的質量相對地變得較高，但仍然停留在主星序上。
中子星 (Neutron Star)	半徑約為 10-100 km，質量約 1.4 太陽質量，密度極高 (~1014-1015 g/cc，相當於把整個太陽壓縮至一個城市般大小，或把整個香港壓縮至一支茶匙般大小)。中子星的表面引力極強，一個人站在中子星表面上重達一百萬噸，所有表面特徵在本身的重量下塌陷，沒有任何山峰。由於星核收縮「壓縮」了恆星原本的磁場，中子星的磁場極強 (約 1012 高斯，地球表面的磁場為 0.5 高斯)。帶電粒子沿著磁力線加速，發出輻射束，燈塔效應使在地球上觀測得非常有規律和急速的脈沖，形成脈沖星 (pulsar)。(最初發現的脈沖星週期為 1.3373019 秒)。脈沖星發射各種波長的輻射 (由無線電波至 X 射線)。例如：蟹狀星雲 (crab nebula) M1 內的脈沖星。理論上中子星擁有一層由重原子核構成的固體、結晶外殼；由中子、質子和電子構成的液體超導 (superconducting) 內層和可能存在固體核心。由於恆星輻射時失去轉動能量，脈沖星隨著年歲增長而轉得越來越慢，輻射能量亦減少，只能夠在一千蒂年內產生可量度的輻射。隨著自轉速度逐漸減慢，一些脈沖星的自轉會突然加快少許造成自轉突變 (glitch)。
反射星雲(Reflection Nebula)	星雲內的塵埃反射其他恆星發出的光線。
主序星 (Main-Sequence Star)	恆星核心「燃燒氫氣」的階段，不斷產生能量，熱壓力抵銷萬有引力，恆星達到平衡狀態。恆星停留在這階段的時間佔其壽命 90%，亦即是說大約 90% 的恆星屬於主序星。
白矮星(White Dwarf)	達至平衡態的熾熱、細小 (像地球般大小) 恆星，質量約與太陽相若，密度非常高 (一茶匙白矮星物質約重 15 噸)。例如：天狼 B 星：約 1 太陽質量，半徑為地球 0.76 倍，表面溫度約 32,500 K，密度約為 3×106 g/cc。表面重力強大，約為地球表面重力的十萬倍。白矮星緩慢地輻射能量，百億年之後變得非常冰冷和暗淡，最後變成黑矮星 (black dwarf)，靜悄悄地在太空中消失。
巨型分子雲 (Giant Molecular Cloud)	星雲內亦存在數量極少的分子 (molecule) ，有些是複雜分子 (例如乙醇)，部份分子發射無線電波。科學家可以利用無線電波望遠鏡觀測。典型的巨型分子雲橫跨數百 pc，質量可達 50 萬太陽質量，密度高 (~106 粒子 / cc) 而且溫度低 (~10K)。擁有紅外線源和受年輕熱恆星激發的明亮電離氫區。較冷的區域是活躍的恆星誕生場所。例如Barnard 68。
行星狀星雲(Planetary Nebula)	是中等質量恆星死亡時表面拋射來的物質，恆星的核心壓縮成為熾熱但暗淡的天體，最後更演化成白矮星。行星狀星雲的外貌千變萬化，很可能決定於恆星爆炸前的質量分佈。

lamxdxd

行星狀星雲(Planetary Nebula)	是中等質量恆星死亡時表面拋射來的物質，恆星的核心壓縮成為熾熱但暗淡的天體，最後更演化成白矮星。行星狀星雲的外貌千變萬化，很可能決定於恆星爆炸前的質量分佈。
吸積盤 (Accretion Disk)	圍繞著致密天體的漩渦狀結構。吸積盤在摩擦力與潮汐力的作用下變得非常熾熱 (可達數百萬度)，並釋放高能輻射 (例如紫外線或X射線)。 NASA X射線雙星系統的動畫
金牛座 T 型星 (T Tauri Stars)	被膨脹的氣體雲團包圍著的年輕恆星，光度不規則地快速改變。
星際物質(Interstellar Medium)	星際間的氣體和塵埃，主要由稀薄的氫和氦組成 (~1顆粒子 / cc)，中間有一些密度較高的星雲。
星雲 (Nebula)	密度較高，由氣體與塵埃構成的雲狀天體。星雲的種類主要分為發射星雲，反射星雲和黑暗星雲三種。
紅巨星 (Red Giant)	表面密度和溫度都很低的巨大、光亮恆星。當主星序長時期燃燒氫 (hydrogen) 燃料之後，恆星的核心堆滿被氫層圍繞的灰燼 - 氦 (helium)，核心製造能量的速度減慢，熱壓力不足以抗衡重力，核心收縮而釋放熱能，於是核心的溫度上升，加熱包圍核心的氫氣外層，緊貼核心的氫外層引發核聚變，並向外燃燒，外層膨脹成為巨星。現在恆星的表面積非常大，但外層密度極低。例如：金牛座的畢宿五，獵戶座內的參宿四。恆星移向赫羅圖的右方 (表面溫度較低) 和上方 (較光亮)。恆星的核心不繼累積氦，氦核心的質量增加，核心不斷在萬有引力作用下收縮，核心的溫度不斷上升，當溫度達到一億度，氦原子核開始發生核聚變：tripleaprocesses，三顆氦原子核聚合成為一顆碳 (carbon) 原子核，核心產生的能量大幅增加，引至核心的溫度上升，核心膨脹，外層變得較熱，恆星移向赫羅圖左方 (較熱)，質量很大的恆星會環繞巨星帶在赫羅圖左右來回許多次。經過核合成這個過程，在宇宙間製造重元素。巨星在赫羅圖中左右移動時可能進入「不穩定區域」(instability strip)，恆星外層振動，形成變星。

lamxdxd

紅矮星 (Red Dwarf)	較冷和暗淡的主序星，質量小於 0.4 太陽質量，位於主星序的右下方。恆星內的氣體從核心對流 (convection) 至表面，使氣體不斷混合，氫燃料與氦灰燼均勻分佈，由於它沒有燃燒的氫外殼，因此不能形成巨星。由於它的質量小，引力弱，因此氫燃燒得十分緩慢，而它停留在主序星階段的時間很長 (約一千億年)。亦由於它的質量小，核心的溫度太低，不足以燃燒氦，當氫燃料耗盡後慢慢收縮，體積縮小，但溫度上升，形成白矮星 (white dwarf)，並從赫羅圖的右方左移。
原恆星 (Protostar)	氣體星雲收縮時逐漸變熱，發出很多紅外線輻射，但溫度仍不足以引發核反應。原恆星的體積比較大因此比較光亮，但溫度偏低。在赫羅圖的右上方區域。很多原恆星被繭 (cocoon) 包繞著。
造父變星 (Cepheid) 請收看STSCI 的動畫	週期性變星，數日內半徑改變 5-10 %，亮度改變 0.1-2 星等。例：北極星的變光週期約 4 日，亮度改變 0.1 星等。
核合成 (Nucleosynthesis)	原素合成的過程。質量很大的恆星經過一連串的核聚變，製造越來越重的元素 (直至鐵，iron)。除了氫和氦在宇宙誕生的時候出現外，其餘 81 種在地球上找到的穩定原素都是在恆星內部合成的。比鐵輕的原素由恆星核心的核子聚合產生的。比鐵重的原素是在超新星爆發那一瞬的光芒中產生的，所以金、銀、鈾等原素較為罕有。
脈沖雙星(Binary Pulsar)	雙星系統內的兩顆恆星都是中子星。廣義相對論預測這兩顆中子星在彼此強大引力場作用下繞對方公轉時，便會發出重力波，系統緩慢地失去能量，公轉軌道漸漸收縮。例如 PSR1913+16：雙星系統的公轉週期越變越短，公轉軌道不斷收縮，與相對論的預測在數值上完全一致。兩顆星沿螺旋形的軌道緩慢地移近對方，最後發生碰撞，產生伽瑪射線爆發 (gamma ray burst)。
週期-光度關係 (Period-Luminosity Relation)	質量較大的造父變星體積較大、較光亮、脈動週期較長、振動較慢。大質量恆星越過赫羅圖中的不穩定區域時光度比小質量恆星高，而脈動週期也較長。根據不同的週光關係，造父變星分為 I 型與 II 型。我們可以根據週光關係推斷造父變星的距離：做法是量度造父變星的週期，然後運用週光圖推斷造父變星的絕對星等 (真實亮度)，再比較真實星等與視星等 (在地球上觀測的亮度)，便可測定造父變星的距離。這是一種量度星系距離的重要方法。
球狀星團 (Globular Cluster)	由數十萬至數百萬顆年老 (~100-150 億歲) 的恆星組成，密集在一起呈球狀，大部份球狀星團分佈在銀河平面以上或以下的銀暈 (halo) 內。
發射星雲(Emission Nebula)	即電離氫 H II 區域 (H II regions)。氫氣被附近熱恆星發出的紫外輻射電離。電離的氣體因俘獲電子而發光 (電離氫主要發射紅光)。密度相對地較低。例如北美洲星雲(North America Nebula)。

lamxdxd

黑暗星雲(Dark Nebula)	高密度的黑暗星雲阻擋了其他恆星發出的光線。例如位於獵戶座(Orion) 的馬頭星雲(Horsehead Nebula, NGC 2024, IC 434)。
博克球狀體 (Bok Globules)	正在收縮的細小黑暗星雲，可能是恆星誕生的場所，很多博克球狀體的中心是紅外線源 (infrared source)。例如IC 2944。
超新星(Supernova) 請收看NASA 的動畫	恆星演化未期的星體爆炸。質量 > 4 太陽質量的恆星，繼續燃燒越來越重的元素直至鐵 (iron) - 原子核束縳得最緊的元素。由於不能通過聚合鐵而產生更多的能量，形成惰性的鐵核心，不能再產生能量，恆星核心不能抵抗重力的收縮，迅速地塌縮，即使電子簡併壓力亦不能抗衡重力，核心收縮得越來越快，密度越來越高，當密度達至 1014 g/cc，核子被擠壓在一起，因而產生強大的反抗力，核心頓時變得非常堅硬。急速的塌縮撞落核心，內部產生極強大的反衝，以激振波 (shock wave) 向外傳播，並在外層觸發核反應，結果外層發生能量極高的爆炸 (相等於 1028 噸 TNT)，恆星的外層在極短時間內完全炸毀。恆星的亮度突然增加很多個星等。例如：中國宋代 (1054 AD) 天文學家記錄位於金牛座的「客星」，肉眼於日間也能看見，一個月後才漸漸變暗，兩年後才完全消失。
超新星殘骸(Supernova Remnant)	超新星爆炸後剩下來的星雲殘骸。例如：蟹狀星雲M1 是 1054 年超新星剩下來的殘骸。
質量-光度關係 (Mass-Luminosity Relation)	質量越大，萬有引力越強，核心的密度和溫度越高，核反應越快，產生能量越多，因此光度越高。這解釋了為什麼質量越大的主序星越光亮。
疏散星團(Open Cluster)	由數十至數千顆恆星組成，恆星的密度較低，大部份疏散星團分佈在銀河平面附近。
新星 (Nova)	白矮星吸積盤內部的物質變得越來越熱，引發核聚變，突然的爆炸吹掉白矮星的表面，外殼膨脹，光度突然增加，當外殼不斷膨脹，溫度便漸漸下降，恆星又會變回從前般暗淡。繼後可能再次恢復物量的轉移，重複整個過程，並發生類似的爆炸，恆星可能變成再發新星 (recurrent nova) 或不規則變星 (irregular variable) (光度隨時間不規則地改變)。
燈塔效應 (Lighthouse Effect)	高能帶電粒子沿著磁力線流動，向外發射輻射束。隨著中子星自轉，輻射束掃過地球而造成的效果。
類太陽恆星 (Sun-Like Star)	質量在 0.4 至 4 太陽質量之間的恆星。
雙星 (Binary Stars)	兩顆恆星在彼此的引力下繞對方旋轉。宇宙間最小超過一半的恆星屬於雙星系統的成員。
繭 (Cocoon)	塵埃與氣體構成的雲團，吸收了原恆星發出的可見光，再以紅外線輻射出來。
變星 (Variables)	恆星的亮度和大小作週期性改變。