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恒星世界
银河系中估计有数以千亿计的恒星,比较稀疏地分布在尺度约10万光年的空间范围里。在已经研究过的恒星中,它们的化学组成大同小异(虽然这个小异绝不是无关紧要的),质量的差别也不是很大:恒星最小的质量大约为太阳的百分之几,最大的不过为太阳的 120倍。不同质量的恒星在自己的各个演化阶段中呈现出不同的颜色和光度。不同恒星的光度,以每秒钟发出的能量来看,可能相差很大。例如一些超巨星,光度可达太阳的200万倍,而像白矮星那样的暗星,光度则只有太阳的几十万分之一。当然还有许多我们没有能够观测到的那些并不发光或正在熄灭的星体,它们的光度等于或接近于零。 许多恒星的光度发生引人注目的变化。其中变星的光度变化是周期性的,周期从一小时到几百天不等,也有的可以长达两三年。另有一些恒星的光度变化是突发性的,其中变化最剧烈的是新星和超新星。它们是处在演化过程的某个转折点上,内部严重失去平衡,导致星体的剧烈爆炸。规模较小的可以引起光度突增几万至几百万倍,称为新星,而规模大的则几乎把星体全部质量都抛射出去,这时的光度突变可达千万倍至上亿倍,称为超新星。 恒星的大小十分悬殊。尽管处在氢燃烧阶段的各类恒星直径相差最多不过几百倍,但是在演化的某些阶段上则不然,如包壳膨胀时形成的超巨星,直径可达太阳的几百或几千倍。而演化末期的白矮星和中子星,星体物质高度压缩,内部密度分别可达水的十万倍到百万亿倍,直径分别只有太阳的几万分之一到几十分之一。 尽管各种恒星的性质千差万别,但是它们的演化几乎都可以用核聚变为主的理论来解释。事实上,只要确定星体的起始质量和化学组成,就可以推断出这颗恒星从诞生到死亡的每一个阶段的物理特性。上面所说的形形色色的恒星,都可以被认为是具有某种起始质量的星体演化到某一特定阶段的表现。恒星演化理论的建立,无疑是二十世纪天文学的一个重大成就。尽管这种理论并非无懈可击,但是它为理解恒星的基本性质奠定了坚实的基础。而由此引伸出来的一些结果,如化学元素的起源学说,以及包括黑洞在内的超密态天体的预测等,除了天文学上的意义外,对现代物理学的影响也是不可低估的(见恒星的形成和演化)。 恒星在空间中常常不是孤栖独处的。估计由两颗星组成的双星可能占全部恒星的三分之一。还有三、五颗星聚在一起的,组成聚星。也有几十、几百乃至几百万个聚在一起的,形成星团。所有恒星都沉浸在星际物质的海洋中。星际物质包括星际气体和尘埃,平均密度约为每立方厘米一个原子。星际物质高度密集的地方形成星云。星云与恒星是天文世界中两种互相矛盾又互相转化的实体。星云是构成恒星的原料,而恒星向空间抛射的物质也成为星云的一部分原料。 |