如何快速判断一颗恒星与太阳的大小关系?

如何快速判断一颗恒星与太阳的大小关系?

原文发于知乎问题:南方七宿中有比太阳更大的恒星吗?及银河说-知乎专栏

原文本用于回答问题:南方七宿中是否有比太阳更大的恒星,所以文中包含部分中国古代星空划分体系等相关内容。

本文包括:判断方法(2步:赫罗图、光谱型)、南方七宿对应恒星、举个栗子 三部分。

判断方法

首先我们说一下判断方法。

当然有些比较科学的恒星大小计算办法,比如说可以根据绝对星等和单位表面积辐射功率确定表面积(绝对星等可以根据距离和视星等来算,距离也可以算,单位表面积辐射功率也可以算)。

但如果想简单大致了解其质量或体积与太阳关系的话,该怎么快速判断呢?

我们在网上搜索某颗恒星时,得到的数据包括:它在各种分类体系下的编号(拜耳、佛氏、HD、HIP等)、赤经、赤纬、视星等、绝对星等、距离、光谱型等。

我们可以利用其中的光谱型来进行简单的判断。

但在讲光谱型之前,我们要先说另一个名词:赫罗图

第一步:赫罗图

如何快速判断一颗恒星与太阳的大小关系?

赫罗图反应了恒星的重要属性,是研究恒星演化的重要工具。

在上面那幅赫罗图中,横坐标表示恒星的光谱型(因恒星的光谱型与表面温度有关, 因此横坐标也就表示恒星的表面温度);纵坐标表示恒星的绝对星等(因绝对星等是光度的一种量度,因此纵坐标也表示恒星的光度)。

人们把大量的恒星按照它们各自的光谱型和绝对星等在图上点出来后,发现点的分布有一定的规律性。图的左上方到右下方大致沿着对角线点的分布很密集,成带状,占总数的 90%,天文学家把这条带称为主星序, 带上的恒星称为主序星,又称矮星。

如何快速判断一颗恒星与太阳的大小关系?

主星序的右上方,这里的星光度很大,但表面温度却不高,呈红色,这表明它们的体积十分巨大,所以叫红巨星。图中巨星的上面是超巨星主星序的左下方也有一个星比较密集的区,这里的星表面温度很高,呈蓝白色,光度却很小,这表明它们的体积很小,接近于行星半径,所以叫白矮星

主星序上的恒星,则是按照质量大小排列的。在左上方,高温高亮度的是质量比较大的恒星,而在右下方低温低亮度的则是小质量的恒星。

如何快速判断一颗恒星与太阳的大小关系?

由此我们可以判断:

当这颗恒星处于主星序上时,如果它在赫罗图中的位置在太阳的左上方,其质量和体积就要比地球大;如果在太阳的右下方,其质量和体积就要比太阳小。

当这颗恒星处于主星序右上方,正常情况下其体积要比太阳的大;当它处于左下方时,体积要比太阳的小。

那么我们如何确定一颗恒星在赫罗图中的位置呢?如果这颗恒星处于主星序,有没有方法更准确的确定其与太阳的质量、体积大小关系呢?这就要讲光谱型了。

第二步:光谱型

光谱可以说是恒星的身份证,早期的分类是依据哈佛分类系统划分,仅代表恒星的温度特性,包括型和次型两部分:

1、依恒星光谱的类型,可以把恒星分成O(蓝色)、B(蓝到蓝白色)、A(蓝白色到白色)、F(白色到黄白色)、G(黄白到黄色)、K(黄到橙色)和M(橙到红色)等类型,其中G型星还有两种变种类型R和N,K类有一种变型S,共10种。

如何快速判断一颗恒星与太阳的大小关系?

2、每种类型的英文字母后面可以加一位阿拉伯数字,细分为10个次型,如天狼星是A1型、太阳是G2型。

但并不是每一个光谱型都有10个次型,像O型中至今还没有发现O1、O2、O3型。

但仅仅表达恒星的温度特性不能很好的满足人们使用的需要,后来又在哈佛分类法上进一步完善,使其能代表光度特性,这一分类系统称为MK分类系统。

3、光度数据分为了7级,由罗马数字表示,分别为: I 超巨型、II 亮巨星、III 巨星、IV 亚巨星(次巨星)、V 矮星(主序星)、V 亚矮星(次矮星)、VII 白矮星,标注在次型的后面。

如太阳就属于G2V型。

如何快速判断一颗恒星与太阳的大小关系?

所以在了解一颗恒星的光谱型后,就可以确定其在赫罗图中的位置,并进一步判断其与太阳的体积大小关系了。

※另外,如果这颗恒星处于主星序,我们还可以更精确的确定其与太阳的质量、体积大小关系。

这里我们可以借用下表:

根据科学的算法,已经得出了主星序上光谱型与质量、半径的大致对照表:

如何快速判断一颗恒星与太阳的大小关系?

当然还有分类更精细的对照表:

如何快速判断一颗恒星与太阳的大小关系?

上面我们提到太阳光谱型为G2V,属于G2类,是一颗黄矮星。

由表我们可以知道,当我们要判断的恒星属于O、B、A、F类,甚至G类中的部分类型(如G0)时,其质量或体积都会比太阳要大。

相信到这里,各位已经了解了判断恒星与太阳相对大小的办法,下面我们开始看一下最初的这个问题:南方七宿中有比太阳更大的恒星吗?

南方七宿

了解了判断方法后,我们再来看本题中提到的南方七宿。

因为三垣四象二十八宿属于中国古代的星空划分体系,类似现代天文学中的星座,因此要将星宿与恒星名称进行一个对应。

如何快速判断一颗恒星与太阳的大小关系?

南方七宿包括:井,鬼,柳,星,张,翼,轸。

如何快速判断一颗恒星与太阳的大小关系?

包括:

井宿一 13 μ Gem 双子座

井宿二 18 ν Gem 双子座

井宿三 24 γ Gem 双子座

井宿四 31 ξ Gem 双子座

井宿五 27 ε Gem 双子座

井宿六 36 d Gem 双子座

井宿七 43 ζ Gem 双子座

井宿八 54 λ Gem 双子座

[钺] 7 η Gem 双子座

鬼宿一 31 θ Cnc 巨蟹座

鬼宿二 33 η Cnc 巨蟹座

鬼宿三 43 γ Cnc 巨蟹座

鬼宿四 47 δ Cnc 巨蟹座

[积尸气] NGC2632 / M44 Cnc 巨蟹座

柳宿一 4 δ Hya 长蛇座

柳宿二 5 σ Hya 长蛇座

柳宿三 7 η Hya 长蛇座

柳宿四 13 ρ Hya 长蛇座

柳宿五 11 ε Hya 长蛇座

柳宿六 16 ζ Hya 长蛇座

柳宿七 18 ω Hya 长蛇座

柳宿八 22 θ Hya 长蛇座

星宿一 30 α Hya 长蛇座

星宿二 31 τ1 Hya 长蛇座

星宿三 32 τ2 Hya 长蛇座

星宿四 35 ι Hya 长蛇座

星宿五 27 p Hya 长蛇座

星宿六 26 Hya 长蛇座

星宿七 GC13148 Hya 长蛇座

张宿一 39 υ1 Hya 长蛇座

张宿二 41 λ Hya 长蛇座

张宿三 42 μ Hya 长蛇座

张宿四 GC13839 Hya 长蛇座

张宿五 38 κ Hya 长蛇座

张宿六 φ1 Hya 长蛇座

翼宿一 7 α Crt 巨爵座

翼宿二 15 γ Crt 巨爵座

翼宿三 27 ζ Crt 巨爵座

翼宿四 13 λ Crt 巨爵座

翼宿五 υ Hya 长蛇座

翼宿六 30 η Crt 巨爵座

翼宿七 12 δ Crt 巨爵座

翼宿八 24 ι Crt 巨爵座

翼宿九 16 κ Crt 巨爵座

翼宿十 14 ε Crt 巨爵座

翼宿十二 GC15173 Crt 巨爵座

翼宿十三 21 θ Crt 巨爵座

翼宿十四 GC16178 Crt 巨爵座

翼宿十六 11 β Crt 巨爵座

翼宿二十 χ1 Hya 长蛇座

轸宿一 4 γ Crv 乌鸦座

轸宿二 2 ε Crv 乌鸦座

轸宿三 7 δ Crv 乌鸦座

轸宿四 9 β Crv 乌鸦座

[右辖] 1 α Crv 乌鸦座

[左辖] 8 η Crv 乌鸦座

[长沙] 5 ζ Crv 乌鸦座

知道了星体名称,按照上述方法,就可以得知它与太阳大小关系了。

举个栗子

如何快速判断一颗恒星与太阳的大小关系?

比如说:

上面提到的第一个,井宿一 13 μ Gem 双子座:

如何快速判断一颗恒星与太阳的大小关系?

如何快速判断一颗恒星与太阳的大小关系?

可知井宿一的光谱型是M3III型,属于巨星,体积比太阳大。

如何快速判断一颗恒星与太阳的大小关系?

再看一个,井宿三 24 γ Gem 双子座:

如何快速判断一颗恒星与太阳的大小关系?

如何快速判断一颗恒星与太阳的大小关系?

可知井宿二的光谱型是A0IV型,属于亚巨星,是恒星离开主星序向巨星演化的最初阶段。

亚巨星的质量大约是一个太阳质量,体积在主星序状态下逐渐变大。

相信通过上面的方法查阅,大家会发现:南方七宿中是有比太阳大的恒星的,而且还不在少数。

*小贴士:

另外想告诉大家,恒星的状态并不是稳定不变的,像太阳,它会经历由原太阳→主星序的太阳→红巨星→抛出行星状星云→白矮星→黑矮星这一过程。

主序星开始后的阶段大致如下图所示:

如何快速判断一颗恒星与太阳的大小关系?

恒星演化相关的知识,可以参考下图(银河说翻译绘制):

如何快速判断一颗恒星与太阳的大小关系?

文中图片来自网络、Star Walk 2 app截图和银河说绘制

银河说出品

不如关注一波“银河说”,更多有趣的天文知识献给大家。


分享到:


相關文章: