深度解析恆星的二十個祕密——配精細圖片解析。

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自史前時代以來,人類一直在編造故事和理論來解釋恆星,而對恆星的研究在整個歷史的科學和技術發展過程中發揮了至關重要的作用,激發了從微積分到時鐘裝置的一切。只是在過去的一個世紀左右,天文學家才真正掌握了恆星的真正種類。

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在這個過程中,他們發現,與我們銀河系和更廣闊的宇宙中其他地方發現的一些極端情況相比,太陽其實並沒有什麼特別之處,只是一個普通的天體。探索之旅仍在繼續。

而發現之旅仍在繼續。 雖然我們現在有了令人信服的理論來解釋恆星的誕生和死亡、它們的內部能量來源以及它們的各種屬性,但新的望遠鏡和衛星不斷地揭示出令人驚訝的新天體,它們挑戰著我們的思維,並繼續激發我們對“我們是星塵嗎”的敬畏和驚歎!

1. 我們是星塵嗎?

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你一定會覺得這個問題很奇怪。但,毫無疑問,如果沒有恆星,宇宙就只會包含大爆炸中形成的輕元素。其他一切,從骨骼中的鈣到DNA中的碳,最終都來自恆星。在它們的核心深處,核聚變迫使輕原子的原子核聚集在一起,形成更重的原子核,恆星越重,這個過程就越深入。像太陽這樣的恆星在它們的生命中創造出碳、氮和氧等元素,然後在它們死亡時將它們分散到太空中,較重的恆星釋放鐵、金和鈾等。

2. 恆星會是什麼顏色?

任何恆星的顏色都是由不同波長的光混合而成的,這些光的波長從高能量、短波長的藍色和紫外光(由最熱的物質發出),到能量較低、波長較長的紅色和橙色(由較冷的氣體發出)。白色的恆星代表了兩者之間的平衡。

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4. 為什麼星星會閃爍?

它們的光會被地球大氣層中旋轉的氣體所扭曲,這就是為什麼望遠鏡是建在山上的原因。我們只注意到閃爍的星星是微小的光點;行星並不閃爍,因為它們離我們足夠近,可以形成微小的亮點。

5. 我們能看到的最遠的星星是哪顆?

偶爾爆發的超新星,我們可以用肉眼看到的最遠的恆星是模糊的V762 Cassiopeiae,它在黑暗的天空下才看得見,距離我們大約16300光年。 與此同時,最遙遠的著名恆星是天鵝座,天鵝星座中最亮的恆星。 它仍然令人印象深刻,距離我們2600光年,是天空中第19顆最亮的恆星,它的亮度比太陽高出約200,000倍。

6. 什麼是中子星?

中子星是巨星進入超新星後形成的極端恆星殘骸。 當恆星耗盡燃料時,它會在自身重量下坍塌,產生巨大的衝擊波,將核心從太陽的大小壓縮到大約倫敦的大小。 核心中的原子核被撕裂成亞原子組分,質子被轉化為更多的中子,可以達到瘋狂的密度:中子星材料製作的針頭可以像滿載的超級油輪一樣重!

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7.星星是怎麼命名的?

最亮的恆星都有自己的專有名稱,而這些名稱往往源自古希臘或阿拉伯天文學家。每個星座中明亮的星星也是用希臘字母按字母順序命名的,所以天狼星也是大犬座阿爾法星。

8. 我們能知道我們看到的星星是否已經死了嗎?

恆星的生命週期需要數百萬年或數十億年的時間,但我們星系中恆星發出的光通常至少需要幾千年才能到達地球。根據平均定律,恆星在這段時間內死亡的可能性很小,但也有一些例外,比如船底座海山二星可能已經爆炸了,畢竟它離我們太遠了。

9.恆星如何在太空中沒有氧氣的情況下燃燒?

歸咎於天文學家的誤導性詞語“燃燒”——準確來說不叫“燃燒”,恆星不會經歷我們在地球上看到的同樣的“燃燒”。 相反,恆星通過將各個原子核強制在一起直到它們轉化成氦氣並最終轉化為核聚變過程中的其他元素來消耗它們的氫燃料。

10.什麼是白矮星?

白矮星是像太陽一樣的恆星的超熱、燃盡的核心,當一顆瀕死的紅巨星脫離其外層時就會暴露出來。由於沒有核聚變的支持,地核會在自身重量的作用下坍縮,直到與地球差不多大,但通常仍含有約相當於太陽質量一半的物質。

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12.新星,超新星和極超新星有什麼區別?

新星是雙星系統中相對較小的爆炸。當一顆白矮星的強大引力將物質從伴星上拽離時,它就產生了。氣體在白矮星周圍堆積,最終變得足夠稠密,足以在核聚變爆炸中點燃。同時,大多數超新星標誌著大質量恆星的死亡和中子星的形成。當衝擊波撕裂一顆瀕死恆星的外層,引發核聚變風暴時,它就會被觸發。最後,極超新星是一種超高能量的爆炸,標誌著黑洞的誕生,並伴隨著極其強烈的伽馬射線暴的釋放。

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13.哪些恆星是最大和最小的?

最大的恆星是盾牌座UY,它是盾牌座中的紅色巨星。 這顆恆星是當今人類中最大的已知恆星,其半徑為太陽半徑的1700倍左右,僅略小於土星的軌道半徑。最小的恆星是OGLE-TR-122b,一顆微小的紅矮星,僅略大於木星,僅為太陽質量的十分之一。 任何較小的一般都是棕矮星。

14. 參宿四在哪裡?

參宿四直徑大到足以吞噬木星圍繞太陽的軌道,是距離地球最近的超級巨星,距離地球640光年,位於獵戶座。在生命即將結束之際,它已經燃燒了一系列內部外殼,通過各種元素的融合產生能量,將其能量輸出增加到相當於12萬個太陽的水平。來自恆星內部的輻射壓力使其外層膨脹到巨大的尺寸,冷卻到深紅色。

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15. 恆星如何形成的?

恆星的誕生和死亡取決於它的質量。像太陽這樣的普通恆星可能存活數十億年,以白矮星的形式結束生命,而重量級的恆星則活得快,死得早。最終,所有的恆星都會在太空中散佈物質來產生下一代。

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恆星形成1

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恆星形成2

16。黑洞是如何形成的?

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當一顆巨大的恆星在其核心排出氫燃料進行聚變時,聚變過程將進入一個球形的“外殼”,而核心開始將氦聚變成更重的元素。當核心中的每一個燃料源耗盡時,就會產生一個新的外殼,而核心則繼續向更重元素的聚變移動。質量是太陽8倍的恆星繼續這個過程,直到它們的核心開始充滿鐵。恆星不能通過鐵的融合來產生能量,所以當它嘗試融合時,它的能量供應會被切斷並崩潰。地核被擠壓成一個難以置信的密度,同時一個衝擊波反彈穿過恆星的其餘部分,將其撕裂。在大多數情況下,恆星的核心會像中子星一樣穩定下來,但是如果核心的重量超過三到四個太陽,中子之間的壓力就不能阻止它的崩潰。中子被撕裂,核心坍縮成一個單一的超密度點:奇點。奇點的引力是如此強大,以至於任何離它太近的物體——甚至是光——都無法逃脫。當它從其附近接收材料時,可能會沿其旋轉軸短暫地釋放出高能伽馬射線。

17.宇宙中有多少顆恆星?

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準備好迎接一些大數字吧。天文學家認為已觀測的宇宙可能有10的16次方(21個零)和1的7次方(24個零)之間的恆星總數。這是基於最近的發現,在大型星系中隱藏著比以前想象的更多微小的微弱恆星,以及對星系本身總數的一些有根據的猜測。

18.如果我們在一顆恆星上澆了超多多多多多多多多水,我們可以把它熄滅嗎?

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有趣的是,它可能會產生相反的效果。 恆星中核聚變的兇猛程度取決於其核心的溫度和壓力因此如果我們以氫和氧的形式向恆星添加大量的額外質量,我們就會增加恆星的質量和中心的壓力,反過來使它更亮。

19.人們如何使用星星導航?

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因為天空中的物體保持固定,即使地球在它們下方旋轉,它們也是導航員的完美參考點。 如果你有一個曆書和一個精確的時鐘,你可以通過測量穿過子午線的星(高度是穿越天空的南北線)來計算你的緯度。 類似地,你可以通過比較太陽穿過特定子午線的“當地正午”和固定位置(如格林威治子午線)的時間來計算緯度。

20.如何計算到恆星的距離?

測量恆星距離的唯一方法是直接使用視差 - 當我們從不同的視角(在地球繞太陽運行的軌道兩側)觀察恆星在天空中的明顯位置時,測量微小差異。 這僅適用於附近的恆星,但是,使用視差,天文學家可以發現恆星行為的模式,從而可以獨立地計算出恆星的亮度。 然後他們可以使用它來推斷更遠的恆星的距離。



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