转动恒星结构与演化研究毕业论文

如果宇宙爆炸直接在另一颗恒星附近发生，会发生什么？这颗恒星膨胀起来，研究人员预测这是宇宙中一个不间断的事件。宇宙爆炸爆炸是巨大恒星的轰动通过，这些恒星的重量大约是太阳的数倍。这些巨星的大部分是在平行的框架中发现的，两颗恒星紧紧地围绕着另一颗，因此许多超新星成对出现。伙伴星的存在同样会极大地影响恒星的发展和引爆。因此，在超新星之后，天文学家们已经有相当长的一段时间在寻找伙伴恒星了——在最近的许多年中，发现了一小群超新星，其中一些超新星的温度异常低。当一颗恒星在平行框架内爆炸时，爆炸产生的垃圾会猛烈地撞击伙伴星。通常情况下，没有足够的能量来伤害整个恒星，但从各方面考虑，它会使恒星表面变暖。这时的温暖会让星星膨胀起来，比如在你的皮肤上有一个巨大的刺痛感。这颗恒星可以比实际的恒星大10到10倍。膨胀的恒星显示出异常的明亮和凉爽，这可能解释了为什么一些发现的友星温度较低。它的扩张状态仅仅持续了几年或几年后的“大规模”短暂时间，裂痕可以“修复”，恒星收缩回到它独特的结构。在由奥兹格鲁博士后博士后科学家Ryosuke Hirai博士（莫纳什大学）驱动的一组研究人员进行的后期分布式调查中，该研究小组进行了许多PC研究，以研究伙伴恒星如何膨胀或膨胀，取决于它与近距离宇宙爆炸的合作。据追踪发现，膨胀恒星的辐射仅仅与其质量有关，并不依赖于与宇宙爆炸的关联强度。另外，当两颗恒星距离较近时，生长的长度也较大。“我们将我们的结果应用于一个名为SN2006jc的宇宙爆炸，它有一颗温度较低的伙伴星。平井一夫澄清说：“如果我们接受一颗膨胀的恒星告诉我们这是事实，我们预计它将在接下来的不多年内迅速萎缩。”在超新星形成后发现的伴星数量在长期内一直在不断发展。研究人员几乎不可能注意到一颗扩展的伙伴星及其收缩，这些信息关系可以在爆炸前测量双框架的性质这些知识对于观察巨星如何发展是非常罕见和重要的。平井一夫说：“我们相信，在超新星之后发现友星是至关重要的，然而，要对它们进行几年到很长一段时间的筛选，以检查它是否会萎缩。”。

不同的恒星，会有不同但是总体大致相似的一生：1、形成阶段：恒星在一片混沌的星云中由星云气体和尘埃汇集而成，星云的中间部分逐渐凝结在了一起形成了一颗星体（这颗星体叫做原恒星），而外部星云则开始形成一个圆环，围绕着中心星体旋转。而这些外围星云，则是后面形成诸行星和其它星体的材料。2、幼年阶段：当恒星的质量因为星云中的气体、尘埃不停聚集而变大，最终导致内部温度达到了足够发生核反应时，这颗星体就被“点燃”，开始了全星体范围的核聚变反应，一颗恒星就此诞生了。恒星在幼年阶段亮度较暗，但是却可以放射出比中年期更为强大的恒星风。3、中年期（主序星期）：这时候恒星稳定“燃烧”，主要发生氢元素的核聚变反应，它的光、热和引力稳定而深远地影响着它所统治的星系。4、晚年期：这时候的恒星内部氢元素消耗殆尽，接着恒星的氢元素聚变产生的热膨胀力以及辐射能不能够和恒星本身的万有引力相抗衡，接着恒星坍缩，当坍缩的恒星达到了氦元素聚变的温度时，氦元素开始聚变，氦元素聚变可以释放出比氢元素聚变还要巨大的能量，使得恒星极不稳定。如果是中小型行星（除了棕矮星和小型红矮星），则有：氦元素聚变产生的热膨胀力和辐射能大于恒星本身的万有引力，这使得恒星变得很大很大，体积要大上几百倍甚至几千倍，亮度也因为聚变能量更大的氦聚变而变得亮很多。这个阶段叫做恒星的红巨星阶段。由于恒星的质量有限，恒星不能再进行坍缩，热量无法再次集中，所以氦元素只聚变为了碳元素，没有引发下一步聚变。恒星得以保持上亿年甚至更久的红巨星阶段。如果是大行星或者是巨行星，则有：氦元素聚变为碳元素，而其聚变产生的热膨胀力和辐射能不足以和恒星巨大的万有引力相抗衡，恒星并没有膨胀为红巨星，而是开始了碳元素的核聚变反应，而碳元素和核聚变反应放出的能量更为巨大，恒星的体积变大，光度变大几百倍甚至几千倍，颜色变成白色甚至是蓝白色，这个阶段叫做超新星阶段。这个阶段的恒星像硝化甘油炸弹一样极度不稳定，很有可能下一秒钟就发生超新星爆发。5、终结时刻：不同的恒星，有不同的“死法”。先说说中小恒星：中小恒星在氦聚变中膨胀为红巨星，最后由于氦元素反应殆尽，而聚变产生的碳元素无法再次聚变，恒星最后会很安静地坍缩，内核坍缩为体积很小，密度很大的白矮星，外部结构则像烟云一样散开，变成了曾经构成过恒星的星云。而中小恒星的“尸体”白矮星在几百万年的时间中将逐渐散去光和热，最后变成一颗又冷又黑的黑矮星。另外要提到的是棕矮星不会变成红巨星，质量不超过太阳质量倍的红矮星也是不会变成红巨星的，因为即使它们的氢元素耗尽，他们也没有足够的引力来坍缩星体凝聚热量来达成氦聚变的。而我们再说说大型恒星和巨型恒星的“暴死”：超新星阶段的恒星，碳元素的核聚变非常快，放出的能量也非常大，但是依然不足以令恒星严重膨胀，这导致恒星的温度继续升高，碳元素聚变产生的硅元素再次发生核聚变，产生更高的能量，而这个疯狂的轮回会越来越快，越来越剧烈，直到稳定的铁元素的产生。而此时恒星内部的热膨胀力和辐射能已经可以突破恒星巨大的万有引力的束缚了，这时候的恒星则会“hold不住”了，像气球充多了气一样炸开————超新星爆发甚至是极超新星爆发了！超新星爆发是宇宙中已知的最暴虐的天文现象，它产生了极强的光辐射、热辐射、爆炸冲击波、电磁辐射甚至是伽马射线暴，甚至有些巨行星发生的极超新星爆发能够把半径上百光年的地方通通炸平，爆炸威力波及上千光年半径的宇宙空间（著名的天鹰座“创世之柱”就被一千年前的一次超新星爆发的冲击波中被吹散）接着，超新星的内核坍缩，变成致密程度达到你想象不到的东西——中子星或者黑洞，即大型恒星的“尸体”。而超新星爆发时比铁元素更重的元素在超新星爆发中由新聚变形成。所以说，我们的太阳系至少经过一次极超新星爆发的轮回才形成。这里附带说一说恒星的寿命：恒星越大，燃料消耗就越快，寿命就越短。比如说天津四，寿命只有数百万年，而小恒星比如说比邻星，它的燃料消耗很慢，寿命达数百亿年，等我们的太阳“死了”，它依然处于青年期。 希望我的回答对你有帮助。

恒星 由炽热气体组成的、能自己发光的球状或类球状天体。离地球最近的恒星是太阳。其次是半人马座比邻星，它发出的光到达地球需要年，晴朗无月的夜晚，在一定的地点一般人用肉眼大约可以看到 3,000多颗恒星。借助于望远镜，则可以看到几十万乃至几百万颗以上。估计银河系中的恒星大约有一、二千亿颗。恒星并非不动，只是因为离开我们实在太远，不借助于特殊工具和特殊方法，很难发现它们在天球上的位置变化，因此古代人把它们叫作恒星。 测定恒星距离最基本的方法是三角视差法，先测得地球轨道半长径在恒星处的张角(叫作周年视差)，再经过简单的运算，即可求出恒星的距离。这是测定距离最直接的方法。但对大多数恒星说来，这个张角太小，无法测准。所以测定恒星距离常使用一些间接的方法，如分光视差法、星团视差法、统计视差法以及由造父变星的周光关系确定视差，等等（见天体的距离）。这些间接的方法都是以三角视差法为基础的。 恒星的亮度常用星等来表示。恒星越亮，星等越小。在地球上测出的星等叫视星等；归算到离地球10秒差距处的星等叫绝对星等。使用对不同波段敏感的检测元件所测得的同一恒星的星等，一般是不相等的。目前最通用的星等系统之一是U(紫外)B（蓝）、V（黄）三色系统(见测光系统'" class=link>测光系统);B和V分别接近照相星等和目视星等。二者之差就是常用的色指数。太阳的V=等，绝对目视星等M=+等，色指数B-V=，U-B=。由色指数可以确定色温度。 恒星表面的温度一般用有效温度来表示，它等于有相同直径、相同总辐射的绝对黑体的温度。恒星的光谱能量分布与有效温度有关，由此可以定出O、B、A、F、G、K、M等光谱型（也可以叫作温度型）温度相同的恒星，体积越大，总辐射流量（即光度）越大，绝对星等越小。恒星的光度级可以分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ，依次称为超巨星、亮巨星、巨星、亚巨星、主序星（或矮星）、亚矮星、白矮星。太阳的光谱型为G2V,颜色偏黄,有效温度约5,770K。A0V型星的色指数平均为零，温度约10,000K。恒星的表面有效温度由早O型的几万度到晚M型的几千度，差别很大。 恒星的真直径可以根据恒星的视直径（角直径）和距离计算出来。常用的干涉仪或月掩星方法可以测出小到0001的恒星的角直径，更小的恒星不容易测准,加上测量距离的误差，所以恒星的真直径可靠的不多。根据食双星兼分光双星的轨道资料，也可得出某些恒星直径。对有些恒星，也可根据绝对星等和有效温度来推算其真直径。用各种方法求出的不同恒星的直径，有的小到几公里量级，有的大到10公里以上。 只有特殊的双星系统才能测出质量来，一般恒星的质量只能根据质光关系等方法进行估算。已测出的恒星质量大约介于太阳质量的百分之几到120倍之间,但大多数恒星的质量在～10个太阳质量之间恒星的密度可以根据直径和质量求出，密度的量级大约介于10克/厘米（红超巨星）到 10～10克/厘米（中子星）之间。 恒星表面的大气压和电子压可通过光谱分析来确定。元素的中性与电离谱线的强度比，不仅同温度和元素的丰度有关，也同电子压力密切相关。电子压与气体压之间存在着固定的关系，二者都取决于恒星表面的重力加速度，因而同恒星的光度也有密切的关系（见恒星大气理论）。 根据恒星光谱中谱线的塞曼分裂（见塞曼效应）或一定波段内连续谱的圆偏振情况，可以测定恒星的磁场。太阳表面的普遍磁场很弱，仅约1～2高斯，有些恒星的磁场则很强，能达数万高斯。白矮星和中子星具有更强的磁场。 化学组成 与在地面实验室进行光谱分析一样，我们对恒星的光谱也可以进行分析，借以确定恒星大气中形成各种谱线的元素的含量，当然情况要比地面上一般光谱分析复杂得多。多年来的实测结果表明，正常恒星大气的化学组成与太阳大气差不多。按质量计算，氢最多,氦次之,其余按含量依次大致是氧、碳、氮、氖、硅、镁、铁、硫等。但也有一部分恒星大气的化学组成与太阳大气不同，例如沃尔夫－拉叶星，就有含碳丰富和含氮丰富之分（即有碳序和氮序之分）在金属线星和A型特殊星中，若干金属元素和超铀元素的谱线显得特别强。但是，这能否归结为某些元素含量较多，还是一个问题。 理论分析表明，在演化过程中，恒星内部的化学组成会随着热核反应过程的改变而逐渐改变，重元素的含量会越来越多，然而恒星大气中的化学组成一般却是变化较小的。 物理特性的变化 观测发现，有些恒星的光度、光谱和磁场等物理特性都随时间的推移发生周期的、半规则的或无规则的变化。这种恒星叫作变星。变星分为两大类：一类是由于几个天体间的几何位置发生变化或恒星自身的几何形状特殊等原因而造成的几何变星；一类是由于恒星自身内部的物理过程而造成的物理变星。 几何变星中，最为人们熟悉的是两个恒星互相绕转（有时还有气环或气盘参与）因而发生变光现象的食变星(即食双星)。根据光强度随时间改变的“光变曲线”，可将它们分为大陵五型、天琴座β（渐台二）型和大熊座W型三种几何变星中还包括椭球变星（因自身为椭球形，亮度的变化是由于自转时观测者所见发光面积的变化而造成的）、星云变星（位于星云之中或之后的一些恒星,因星云移动,吸光率改变而形成亮度变化）等。可用倾斜转子模型解释的磁变星，也应归入几何变星之列。 物理变星，按变光的物理机制，主要分为脉动变星和爆发变星两类。脉动变星的变光原因是：恒星在经过漫长的主星序阶段以后（见赫罗图），自身的大气层发生周期性的或非周期性的膨胀和收缩，从而引起脉动性的光度变化。理论计算表明脉动周期与恒星密度的平方根成反比。因此那些重复周期为几百乃至几千天的晚型不规则变星、半规则变星和长周期变星都是体积巨大而密度很小的晚型巨星或超巨星周期约在1～50天之间的经典造父变星和周期约在,～天之间的天琴座RR型变星(又叫星团变星)，是两种最重要的脉动变星。观测表明，前者的绝对星等随周期增长而变小（这是与密度和周期的关系相适应的），因而可以通过精确测定它们的变光周期来推求它们自身以及它们所在的恒星集团的距离，所以造父变星又有宇宙中的“灯塔”或“量天尺”之称。天琴座RR型变星也有量天尺的作用。 还有一些周期短于天的脉动变星 (包括'" class=link>盾牌座型变星、船帆座AI型变星和型变星'" class=link>仙王座型变星等)，它们的大气分成若干层，各层都以不同的周期和形式进行脉动，因而，其光度变化规律是几种周期变化的迭合，光变曲线的形状变化很大，光变同视向速度曲线的关系也有差异。盾牌座δ型变星和船帆座AI型变星可能是质量较小、密度较大的恒星，仙王座β型变星属于高温巨星或亚巨星一类。 爆发变星按爆发规模可分为超新星、新星、矮新星、类新星和耀星等几类。超新星的亮度会在很短期间内增大数亿倍，然后在数月到一、二年内变得非常暗弱。目前多数人认为这是恒星演化到晚期的现象。超新星的外部壳层以每秒钟数千乃至上万公里的速度向外膨胀，形成一个逐渐扩大而稀薄的星云；内部则因极度压缩而形成密度非常大的中子星之类的天体。最著名的银河超新星是中国宋代（公元1054年）在金牛座发现的“天关客星”。现在可在该处看到著名的蟹状星云，其中心有一颗周期约33毫秒的脉冲星。一般认为，脉冲星就是快速自转的中子星。 新星在可见光波段的光度在几天内会突然增强大约9个星等或更多,然后在若干年内逐渐恢复原状。1975年8 月在天鹅座发现的新星是迄今已知的光变幅度最大的一颗。光谱观测表明，新星的气壳以每秒500～2,000公里的速度向外膨胀。一般认为，新星爆发只是壳层的爆发，质量损失仅占总质量的千分之一左右，因此不足以使恒星发生质变。有些爆发变星会再次作相当规模的爆发，称为再发新星。 矮新星和类新星变星的光度变化情况与新星类似，但变幅仅为2～6个星等，发亮周期也短得多。它们多是双星中的子星之一，因而不少人的看法倾向于，这一类变星的爆发是由双星中某种物质的吸积过程引起的。 耀星是一些光度在数秒到数分钟间突然增亮而又很快回复原状的一些很不规则的快变星。它们被认为是一些低温的主序前星。 还有一种北冕座 R型变星，它们的光度与新星相反，会很快地突然变暗几个星等，然后慢慢上升到原来的亮度。观测表明，它们是一些含碳量丰富的恒星。大气中的碳尘埃粒子突然大量增加，致使它们的光度突然变暗，因而也有人把它们叫作碳爆变星。 随着观测技术的发展和观测波段的扩大，还发现了射电波段有变化的射电变星和X射线辐射流量变化的X射线变星等。 结构和演化 根据实际观测和光谱分析，我们可以了解恒星大气的基本结构。一般认为在一部分恒星中，最外层有一个类似日冕状的高温低密度星冕。它常常与星风有关。有的恒星已在星冕内发现有产生某些发射线的色球层，其内层大气吸收更内层高温气体的连续辐射而形成吸收线。人们有时把这层大气叫作反变层，而把发射连续谱的高温层叫作光球。其实，形成恒星光辐射的过程说明，光球这一层相当厚，其中各个分层均有发射和吸收。光球与反变层不能截然分开。太阳型恒星的光球内，有一个平均约十分之一半径或更厚的对流层。在上主星序恒星和下主星序恒星的内部，对流层的位置很不相同。能量传输在光球层内以辐射为主，在对流层内则以对流为主。 对于光球和对流层，我们常常利用根据实际测得的物理特性和化学组成建立起来的模型进行较详细的研究。我们可以从流体静力学平衡和热力学平衡的基本假设出发，建立起若干关系式，用以求解星体不同区域的压力、温度、密度、不透明度、产能率和化学组成等。在恒星的中心，温度可以高达数百万度乃至数亿度，具体情况视恒星的基本参量和演化阶段而定。在那里，进行着不同的产能反应。一般认为恒星是由星云凝缩而成，主星序以前的恒星因温度不够高，不能发生热核反应，只能靠引力收缩来产能。进入主星序之后,中心温度高达700万度以上，开始发生氢聚变成氦的热核反应。这个过程很长，是恒星生命中最长的阶段。氢燃烧完毕后，恒星内部收缩，外部膨胀，演变成表面温度低而体积庞大的红巨星，并有可能发生脉动。那些内部温度上升到近亿度的恒星，开始发生氦碳循环。在这些演化过程中，恒星的温度和光度按一定规律变化，从而在赫罗图上形成一定的径迹。最后，一部分恒星发生超新星爆炸，气壳飞走，核心压缩成中子星一类的致密星而趋于“死亡”（见恒星的形成和演化）。 关于恒星内部结构和演化后期的高密阶段的情况，主要是根据理论物理推导出来的，这还有待于观测的证实和改进。关于由热核反应形成的中微子之谜，理论预言与观测事实仍相去甚远。这说明原有的理论尚有很多不完善的地方（见中微子天文学）。因此，揭开中微子谜，对研究恒星尤其是恒星的内部结构和演化很有帮助