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第七章中子星和類星體/show/DWHIEm9Vg2wTOC4soMk6hA...html脈沖星、類星體、微波背景輻射和星際有機分子一道并稱為1960年代天文學“四大發(fā)現(xiàn)”。中子星（NeutronStars）最早提出中子星設想的是前蘇聯(lián)著名物理學家朗道（Landau，LevDavidovich1908～1968）。1932年，英國物理學家查德威克發(fā)現(xiàn)中子的消息傳到哥本哈根不久，正在丹麥訪問的朗道就預言，可能存在由中子組成的致密星體。1934年，以超新星為主要研究領域的德國-天文學家巴德（Baade，Walter1893～1960）和瑞士天文學家茲維基（Zwicky，F(xiàn)ritz1898～1974）分別提出，在超新星爆發(fā)之后，其核心將形成中子星。中子星1939年，物理學家奧本海默與沃爾科夫根據(jù)廣義相對論進一步求出了中子星的結(jié)構(gòu)。但是對中子星觀測的進展卻進行得十分緩慢。1967年，英國科學家休伊什和他的研究生喬絲琳·貝爾首先發(fā)現(xiàn)了脈沖星。經(jīng)過計算，它的脈沖強度和頻率只有像中子星那樣體積小、密度大、質(zhì)量大的星體才能達到。1968年6月，康奈爾大學的T.Gold在《自然》雜志上發(fā)表文章，明確指出人們發(fā)現(xiàn)的脈沖星是快速自轉(zhuǎn)的中子星。

這樣，中子星才真正由假說成為事實。脈沖星的發(fā)現(xiàn)

1967年，英國劍橋新建造了射電望遠鏡，這是一種新型的望遠鏡，它的作用是觀測射電輻射受行星際物質(zhì)的影響。整個裝置不能移動，只能依靠各天區(qū)的周日運動進入望遠鏡的視場而進行逐條掃描。1967年7月，這臺儀器正式投入使用，接受波長為3.7米。用望遠鏡觀測并擔任繁重記錄處理的是休伊什的女博士研究生喬斯琳·貝爾。在觀測的過程中，細心的貝爾小姐發(fā)現(xiàn)了一系列的奇怪的脈沖，這些脈沖的時間間距精確的相等。貝爾小姐立刻把這個消息報告給她的導師休伊什，休伊什認為這是受到了地球上某種電波的影響。但是，第二天，也是同一時間，也是同一個天區(qū)，那個神秘的脈沖信號再次出現(xiàn)。這一次可以證明，這個奇怪的信號不是來自于地球，它確實是來自于天外。這是不是外星人向我們發(fā)出的文明信號呢，新聞媒體對這個問題投入了極大的熱情，不久，貝爾又發(fā)現(xiàn)了天空中的另外幾個這樣的天區(qū)，最后終于證明，這是一種新型的還不被人們認識的天體——脈沖星。1974年，這項新發(fā)現(xiàn)獲得了諾貝爾物理獎，獎項頒給了休伊什，以獎勵他所領導的研究小組發(fā)現(xiàn)了脈沖星。令人遺憾的是，脈沖星的直接發(fā)現(xiàn)者，喬斯琳．貝爾小姐不在獲獎人員之列。事實上，在脈沖星的發(fā)現(xiàn)中，起關鍵作用的應該是貝爾小姐的嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和極度細心的觀測。

輿論一片嘩然。英國著名天文學家霍伊爾爵士在倫敦《泰晤士報》發(fā)表談話，他認為，貝爾應同休伊什共享諾貝爾獎，并對諾貝爾獎委員會授獎前的調(diào)查工作欠周密提出了批評，甚至認為此事件是諾貝爾獎歷史上一樁丑聞、性別歧視案?；粢翣栠€認為，貝爾的發(fā)現(xiàn)是非常重要的，但她的導師竟把這一發(fā)現(xiàn)扣壓半年，從客觀上講就是一種盜竊。更有學者指出，“貝爾小姐作出的卓越發(fā)現(xiàn)，讓她的導師休伊什贏得了諾貝爾物理獎”。

著名天文學家曼徹斯特和泰勒所著《脈沖星》一書的扉頁上寫道：“獻給喬瑟琳·貝爾，沒有她的聰明和執(zhí)著，我們不能獲得脈沖星的喜悅?！敝凶有堑男纬?/p>

質(zhì)量超過錢德拉極限（1.4

Msun）的致密天體可以進一步塌縮。

壓力變得如此之大以至于電子和質(zhì)子通過如下的過程結(jié)合成穩(wěn)定的中子

:p+e-

n+ne

中子星中子星的性質(zhì)典型大小:R~10km質(zhì)量:M~1.4–3Msun密度:r~1014g/cm3

方糖大小的中子星物質(zhì)即可擁有約~1億噸!!!脈沖星（Pulsars）的發(fā)現(xiàn)=>崩潰的核心以幾毫秒的周期旋轉(zhuǎn)。角動量守恒=>一些天體上快速脈沖（光學和射電）輻射可以解釋成中子星的旋轉(zhuǎn)周期。磁場被放大到~109–1015G.最高是太陽上平均磁場的1012

倍。脈沖/中子星維恩（Wien）位移定律CasAinX-rays中子星表面的溫度約1millionK.lmax=3,000,000nm/T[K]

給出最大波長lmax=3nm,對應于X-rays.脈沖/中子星CasAinX-rays

在一定溫度下，絕對黑體的與輻射本領最大值相對應的波長λ和絕對溫度T的乘積為一常數(shù)，即λ（m）T=b（見圖片）（微米）。維恩（Wien）位移定律脈沖星周期隨著時間流逝，脈沖星不斷的損失能量和角動量。=>脈沖星的旋轉(zhuǎn)逐漸變慢。脈沖星的燈塔模型一顆脈沖星磁場偶極結(jié)構(gòu),就像地球一樣。輻射發(fā)射主要沿磁極。脈沖星和其他中子星帆船座脈沖星正穿過星際空間。蟹狀星云脈沖星蟹狀星云脈沖星公元1054觀測到的超新星的遺跡。脈沖星風+噴流蟹狀星云脈沖星(2)可見光圖像X射線圖像蟹狀星云脈沖星的光變毫秒中子星的自行一些中子星在星際空間中移動迅速。這可能是超新星爆炸形成中子星時各向異性造成的結(jié)果。雙脈沖星一些脈沖星會和其他中子星（或黑洞）結(jié)成對。脈沖星遠離地球時其軌道運動所引起的徑向速度會延長脈沖星周期……當脈沖星靠近地球時會縮短脈沖周期。雙星系統(tǒng)中的中子星:X-ray雙星Example:HerX-12Msun(F-type)starNeutronstarAccretiondiskmaterialheatstoseveralmillionK=>X-rayemission中子星和吸積盤周期性被蝕Orbitalperiod=

1.7days脈沖星行星有些脈沖星周圍有行星。類似脈沖星雙星,這可以通過亮度變化發(fā)現(xiàn)脈沖星的周期。當行星繞脈沖星轉(zhuǎn)動時它們會引起脈沖星搖擺，導致觀測到的脈沖星的周期輕微的變化。中子星——黑洞就像白矮星(錢德拉塞卡極限:1.4Msun),中子星也有一個質(zhì)量限制:中子星的質(zhì)量不能超過>3Msun我們知道沒有任何一種機制可以阻止質(zhì)量>3Msun.的致密天體塌縮。它會塌縮成一個簡單地點-奇點:=>一個黑洞!類星體（Qusar）類星體，又稱為似星體、魁霎或類星射電源，與脈沖星、微波背景輻射和星際有機分子一道并稱為1960年代天文學“四大發(fā)現(xiàn)”。

1960年天文學家們發(fā)現(xiàn)了射電源3C48的光學對應體是一個視星等為16等的恒星狀天體，周圍有很暗的星云狀物質(zhì)。令人不解的是光譜中有幾條完全陌生的譜線。1962年，又發(fā)現(xiàn)了在射電源3C273的位置上有一顆13等的“恒星”。使天文學家同樣困惑的是其光譜中的譜線也不尋常。--------類星電波源類星體的發(fā)現(xiàn)

1963年，年青的荷蘭天文學家M.Schmit認出了3C273譜線的真面目，原來它們是氫原子的譜線，只不過經(jīng)歷了很大的紅移，使得譜線不易證認。循著紅移這條線索，再去分析3C48的光譜，得出它的紅移量還要更大。

1965年A.Sandage發(fā)現(xiàn)許多類星體，它們的光學性質(zhì)和類星電波源相同；都有緊密的結(jié)構(gòu)，極亮的表面及藍的顏色；但它們卻沒有輻射無線電波（或是太弱了，而沒被測到），因此可將它們分為兩類：類星電波源QSR’s（quasars）：能用光學及電波段測出，這類比較少，占類星體總數(shù)的1/20。類星體QSO's（quasistellarobjects）：電波較弱，只能以光學測出。統(tǒng)稱類星體。類星體的命名類星體的命名統(tǒng)一在前面冠以類星體的英文縮寫QSO，然后加上類星體在天球上的位置坐標。例如：QSO01335+33。

類星體的顯著特點是具有很大的紅移，表示它正以飛快的速度在向地球遠離。類星體離地球很遠，大約在100億光年以外，可能是目前所發(fā)現(xiàn)最遙遠的天體，天文學家能看到類星體，是因為它們以光、無線電波或X射線的形式發(fā)射出巨大的能量。類星體特點類星體在照相底片上呈現(xiàn)類似恒星的像，即星狀的小點。類星體光譜中有許多強而寬的發(fā)射線，最常出現(xiàn)的是氫、氧、碳、鎂等元素的譜線。類星體發(fā)出很強的紫外輻射，因此顏色顯得很藍（被稱為藍星體）。此外，類星體的紅外輻射也非常強。類恒星射電源發(fā)出強烈的非熱射電輻射。射電結(jié)構(gòu)一般呈雙源型。類星體一般都有光變。大部分類星體的光度都在幾年里發(fā)生明顯變化。類星體光譜的發(fā)射線都有巨大的紅移。一些類星體還發(fā)出很強的X射線。類星體-特點類星體的本質(zhì)類星體雖然看上去很像恒星，實際上和恒星有本質(zhì)的差別。銀河系內(nèi)的恒星除了射電脈沖星外，它們的射電輻射都遠遠不及類星體。恒星的光譜有紅移也有藍移，類星體的光譜是清一色的紅移，而且都非常大。在銀河系內(nèi)沒有找到具有類星體特性的天體。

類星體是一種光度極高、距離極遠的奇異天體。越來越多的證據(jù)顯示，類星體實際是一類活動星系核(AGN)。而普遍認可的一種活動星系核模型認為，在星系的核心位置有一個超大質(zhì)量黑洞，在黑洞的強大引力作用下，附近的塵埃、氣體以及一部分恒星物質(zhì)圍繞在黑洞周圍，形成了一個高速旋轉(zhuǎn)的巨大的吸積盤。在吸積盤內(nèi)側(cè)靠近黑洞視界的地方，物質(zhì)掉入黑洞里，伴隨著巨大的能量輻射，形成了物質(zhì)噴流。而強大的磁場又約束著這些物質(zhì)噴流，使它們只能夠沿著磁軸的方向，通常是與吸積盤平面相垂直的方向高速噴出。如果這些噴流剛好對著觀察者，就能觀測到類星體?；顒有窍岛苏f這是幾個不同類型的恒星系，每個星系中心都包含一個類星體(HST)能源之謎和速度之謎類星體的光度是整個銀河系總光度的100倍，甚至十萬倍。銀河系的直徑達10萬光年，而類星體的直徑小于4光年。熱核反應機制已不能提供。類星體的產(chǎn)能機制是什么？目前仍是一個謎。根據(jù)紅移可以計算出類星體的速度，最大達到6.28，速度竟達到光速的96%。一個巨大的星體的運動速度能有這么高天文學家無法解釋。對類星體巨大的紅移尚有多種解釋：宇宙學紅移，即認為紅移是由于類星體的退行產(chǎn)生的，反映了宇宙的膨脹；引力紅移，認為是大質(zhì)量天體的強引力場造成的引力紅移；多普勒紅移?，F(xiàn)在天文學家正在尋找和類星體有物理聯(lián)系的天體以確定類星體的距離。紅移的本質(zhì)擺脫困境途徑之一：非宇宙學紅移宇宙學紅移把紅移看出天體離我們遠去造成的，這與宇宙膨脹的觀測一致。距離太遠，光度特別巨大。不把紅移看成是退行所致，就能擺脫困境。星體離我們不那么遙遠，光度就小得多了。目前有一些觀測證據(jù)，但不充分。引力可以產(chǎn)生紅移，不足以產(chǎn)生類星體那樣大的紅移。期待研究出新的產(chǎn)生紅移的機制。引力透鏡緩解星體能源的困惑這張哈勃照片展示了由一個類星體星系造成的特殊十字型引力透鏡現(xiàn)象(HST)。引力透鏡原理兩個靠得很近得類星體，一模一樣，紅移、連續(xù)光譜、譜線等幾乎完全一樣。在類星體得近旁有一個紅移為0.36的星系。這個星系的引力使它后面的類星體的光偏轉(zhuǎn)，形成兩個虛像。引力透鏡緩解星體能源的困難引力透鏡的觀測事實支持類星體紅移是宇宙學的結(jié)論。引力透鏡的發(fā)現(xiàn)也大大緩解了類星體能源的困惑。遙遠類星體中可能有多達1/3是被引力透鏡放大了，其亮度可能增加了10倍甚至100倍。因此類星體的實際亮度可能低得多。解釋類星體的能源“黑洞說”類星體是劇烈活動的星系核，星系核中包含一個巨型黑洞。黑洞不斷吸食它周圍物質(zhì)，這些被黑洞吸入時，釋放引力能，變成可見光、無線電波、X射線、伽馬射線等波段的輻射。

要解釋觀測到得類星體光度，要求類星體包含著30億分太陽質(zhì)量的黑洞，這個黑洞每年要吞食100個太陽系的物質(zhì)。黑洞假說：類星體的中心是一個巨大的黑洞，它不斷地吞噬周圍的物質(zhì)，并且輻射出能量。白洞假說：與黑洞一樣，白洞同樣是廣義相對論預言的一類天體。與黑洞不斷吞噬物質(zhì)相反，白洞源源不斷的輻射出能量和物質(zhì)。反物質(zhì)假說：認為類星體的能量來源于宇宙中的正反物質(zhì)的湮滅。巨型脈沖星假說：認為類星體是巨型的脈沖星，磁力線的扭結(jié)造成能量的噴發(fā)。類星體-假說近距離天體假說：認為類星體并非處于遙遠的宇宙邊緣，而是在銀河系邊緣高速向外運動的天體，其巨大的紅移是由和地球相對運動的多普勒效應引起的。超新星連環(huán)爆炸假說：認為在起初宇宙的恒星都是些大質(zhì)量的短壽類型，所以超新星現(xiàn)象很常見，而在星系核部的恒星密度極大，所以在極小的空間內(nèi)經(jīng)常性地有超新星爆炸。恒星碰撞爆炸：認為起初宇宙較小時代，星系核的密度極大，所以常發(fā)生恒星碰撞爆炸。這是一張類星體與普通星系合并的照片，它動搖了舊式類星體理論(HST)。這是一張類星體星系照片。它可能是在與鄰近矮星系的合并中獲得能量(HST)第四章

恒星

恒星的位置看來固定不變，因而古人稱之為“恒”星，即固定不動的星。一般來說，恒星都是氣體球，沒有固態(tài)表面，通過自身引力聚集而成。它區(qū)別于行星的一個重要性質(zhì)是它自己能夠強烈發(fā)光。太陽是一顆恒星。恒星是指由內(nèi)部能源產(chǎn)生輻射而發(fā)光的大質(zhì)量球狀天體。參數(shù)變化范圍質(zhì)量M10-1M⊙≤M≤102M⊙

半徑R10-3R⊙≤R≤103R⊙

表面溫度T103K≤T≤105K光度L10-4L⊙≤L≤106L⊙

M⊙是太陽的質(zhì)量，R⊙是太陽的半徑，L⊙為太陽的光度。對恒星的研究表明：恒星主要是由氫組成的氣體球。氫聚變成氦而放出能量，然后氦又可聚變成更重的元素放出能量，因此恒星的化學組成同她得年齡有關。恒星的信息源

恒星具有極高的溫度，有大量的激烈運動著的電離的電子，發(fā)出強大的電磁波輻射（電磁波是原子中的電荷作變速運動時產(chǎn)生的）。波長范圍從最長的無線電波到最短的γ射線。電磁波：可見光其他信息源：宇宙線、中微子、引力波、射電波、X射線、γ射線、紅外線來自恒星以及其他天體的輻射穿過地球大氣層是，很多波段都被大氣分子吸收掉了。屏蔽紫外線的主要是大氣中得臭氧層和氧原子、氧分子、氮分子；屏蔽一部分紅外線的主要是大氣中得水分子和二氧化碳分子。有兩處透明窗口：光學窗口和無線電窗口，為人類天文學的發(fā)展提供了必要地信息通道。

光學窗口：0.35~22微米可見光和一部分紅外線（17~22微米半透）。

無線電窗口：1毫米~30米的無線電波段。不同波長的電磁波，其光子多具有的能量是不同的。光子的能量E與波長的關系λ的關系為式中c是傳播速度，焦耳

秒稱為普朗克常數(shù)。波長愈短，能量愈高。電磁波在本質(zhì)上是相同的，僅在波長頻率和光子能量方面有所差別。（c是傳播速度）波長不同的電磁波在真空中得傳播速度都一樣。波長λ和頻率ν之間滿足公式波長愈短，頻率愈高。不同波長的電磁波也可以用頻率來表示，換算公式頻率波長赫茲微米波長和光子能量之間有固定的關系，電磁波譜有事也用光子能量來描述。光子能量的單位常用電子伏特（eV）來表示。電子伏特是一個電子通過1伏特電位差時獲得的能量，1電子伏=1.6022x10-19焦耳。電子伏在無線電波段常用頻率；在光學波段常用波長；在X射線和γ射線波段用光子能量來描述.4.1恒星參數(shù)的測定

4.1.1.恒星的距離

恒星離我們非常遙遠，除太陽外，離我們最近的恒星是半人馬座比鄰星，距離約為4×1013千米，4.22光年。天文學上常用的距離單位：①天文單位，即日地平均距離，為1AU=149597870千米=1.49597870×1011米②光年，光在一年中走過的距離，1l.y.=0.946053×1016米③秒差距，周年視差為1″對應的距離，1pc=3.08568×1016米1光年=0.307秒差距1秒差距=206265AU周年視差π=1''的恒星與地球的距離r為206265AU，這個距離定義為1秒差距（1pc）。秒差距（Parsec,縮寫pc）測定恒星距離最基本的方法是三角視差法，此法主要用于測量較近的恒星距離。然而對大多數(shù)恒星說來，這個張角太小，無法測準。所以測定恒星距離常使用一些間接的方法，如分光視差法、星團視差法、統(tǒng)計視差法以及由造父變星的周光關系確定視差，等等。這些間接的方法都是以三角視差法為基礎的。恒星距離的測定恒星的距離是借助于測定周年視差而獲得的

r=a/π太陽到恒星的距離為r,單位為光年或秒差距日地平均距離為a，單位為天文單位恒星的周年視差為π，單位為弧秒三角視差法測距離三個著名恒星距離名稱視差距離比鄰星0.76

″4.3光年織女星

0.12″27光年天狼星0.37″8.8光年光速：c=3.0x108m/s最快飛機速速：v=1.0x108m/h=3.0x104m/s

光度為恒星的能量發(fā)射率，即整個星面每秒釋放的能量，用L表示。他在國際單位的典型表示法式是瓦特(Watt)，在c.g.s.制是爾格/秒，或是以太陽光度來表示，也就是以太陽輻射的能量為一個單位來表示。太陽的光度是3.827×1026瓦特。

一顆恒星的光度決定于恒星的表面溫度和表面積——較大的恒星比同溫度的較小恒星輻射更多的能量，所以，表面溫度相同(因而顏色相同)的兩顆恒星可能有極不相同的光度，而光度相同的兩顆恒星可能有完全不同的表面溫度(和顏色)。

光度是與距離無關的真實常數(shù)，亮度則明顯的與距離有關，而且是與距離的平方成反比，亮度通常會以視星等來量度，那是一種對數(shù)的關系。4.1.2恒星的光度、照度和和星等光度（luminosity）

恒星看起來的明暗程度稱為視亮度，簡稱亮度，就是指照度，用E表示。

照度是每單位面積所接收到的光通量。SI制單位是勒克斯(lx=lux)，1(勒克斯)=1(流明/平方米)。對于接受天體輻射的人眼或儀器來說，單位時間入射到其單位面積的能量。表示某處感應器感應到的恒星的能量。照度（Illuminance）

在天文學上，星的亮度用星等表示。古人按照星的明暗程度把星星分為6個亮度等級，天球上約20顆最亮的星稱為一等星，肉眼剛剛能看到的星稱為六等星。通常以拉丁字母m表示星等。這個星等系統(tǒng)原則上保留到現(xiàn)在，并給予標準化后推廣到特別亮的天體以及肉眼看不見但用望遠鏡能看見的暗星上去。

星等是衡量天體光度的量。在不明確說明的情況下，星等一般指目視星等。為了比較天體的發(fā)光強度，采用絕對星等。絕對星等M的定義是，把天體假想置于距離10秒差距處所得到的視星等。若已知天體的視差π（以角秒計）和經(jīng)星際消光改正的視星等m，可按下列公式計算絕對星等：M=m+5+5lgπ。對應不同系統(tǒng)的視星等有不同的絕對星等。天體光度測量直接得到的星等同天體的距離有關，稱為視星等，它反映天體的視亮度。一顆很亮的星可以由于距離遠而顯得很暗（星等數(shù)值大）；而一顆實際上很暗的星可能由于距離近而顯得很亮（星等數(shù)值?。?。對于點光源,則代表天體在地球上的照度。星等常用m表示。對應不同探測器有各種星等系統(tǒng)。星等（magnitude）星等系統(tǒng)：目視星等、照相星等、光電星等視星等絕對星等4.1.3恒星的大小、質(zhì)量和密度

恒星的真直徑可以根據(jù)恒星的視直徑（角直徑）和距離計算出來。常用的干涉儀或月掩星方法可以測出小到0.01的恒星的角直徑，更小的恒星不容易測準，加上測量距離的誤差，所以恒星的真直徑可靠的不多。根據(jù)食雙星兼分光雙星的軌道資料，也可得出某些恒星直徑。對有些恒星，也可根據(jù)絕對星等和有效溫度來推算其真直徑。星名視差(弧秒)角直徑（弧秒）線直徑（太陽直徑為1）獵戶座α0.005″0.047″1000鯨魚座α0.023″0.056″480金牛座α0.048″0.021″94御夫座α0.073″0.004″13天狼A0.375″0.006″1.85太陽1.00天狼B0.375″0.000077″0.044范瑪倫星0.235″0.000019″0.009觀測結(jié)果：恒星的直徑相差很大，大的有太陽直徑的幾百倍甚至一兩千倍，小的只有不到太陽直徑的十分之一。

恒星的質(zhì)量是很重要的一個參量，但是除太陽外，目前只能對某些雙星進行直接測定，其他恒星的質(zhì)量都是間接得到的，如通過質(zhì)光關系來測定的。4.1.4恒星的質(zhì)量 1、測定雙星質(zhì)量的基本原理是依據(jù)開普勒第三定律——雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量與軌道半長徑的立方成正比，與軌道周期的平方成反比結(jié)合天體測量法測出兩子星相對質(zhì)心的距離

和,則可知兩子星的質(zhì)量比從而可求出每個子星的質(zhì)量２、質(zhì)光關系：

對于質(zhì)量大于0.2M⊙的主序星，恒星的質(zhì)量和光度之間有很好的統(tǒng)計關系，稱之為“質(zhì)光關系”。恒星的質(zhì)量越大，其對應的光度越強。一般符合如下關系

1924年愛丁頓從理論上導出絕對光度為L的恒星與其質(zhì)量M有L=kM3.5的簡單關系,其中k為常數(shù)。 lg(L/L⊙)=3.8lg(M/M⊙)+0.084.2恒星光譜及其相關性質(zhì)

太陽的光譜是紅、橙、黃、綠、青、靛、紫七色，原因是什么呢？

4.2.1光譜概念的物理基礎

量子力學創(chuàng)立于20世紀初，是研究電子、質(zhì)子、中子以及原子和分子內(nèi)其他亞原子粒子運動的一門科學。相對于量子力學，牛頓力學稱為經(jīng)典力學。利用牛頓力學，人們認識了太陽系。同樣，人們想象一個原子就是一個小太陽系：核在中心，電子在固定的軌道繞核“公轉(zhuǎn)”。但按照量子力學的說法，原子中沒有電子運動的軌道，只能說電子可能出現(xiàn)在什么地方。天文學包括天體力學、天體物理學等數(shù)十個分支和量子力學的建立，使人們能正確地認識微觀世界，愛因斯坦狹義相對論和廣義相對論的建立改變了人們對時間和空間本質(zhì)的認識，同時也給了天文學家更深入認識恒星和天體的一個理論工具。4.2.2恒星光譜與氫原子譜線光譜有連續(xù)光譜，線光譜和帶光譜。太陽光譜其實并不是一條連續(xù)的光帶，而是帶有許多暗線條

氫原子光譜（巴爾默系，背景彩色是為了表示三條光譜線的位置而加進去的）。

4.2.3

光譜在恒星研究中的應用 1、確定恒星的化學組成 2、確定恒星的溫度 3、確定恒星的視向速度和自轉(zhuǎn)光譜型顏色表面溫度（開）典型星O藍40000~25000參宿一B藍白25000~12000參宿五A白11500~7700織女星F黃白7600~6100小犬座αG黃6000~5000太陽K橙4900~3700牧夫座αM紅3600~2600心宿二恒星光譜的分類

4.2.4恒星的光譜、顏色和表面溫度之間的關系Oh!BeAFairGirlKissMe.4.2.5恒星的赫羅圖丹麥科學家赫茨普龍(E.Hertzsprung)于1911年，天文學家羅素（H.N.Russell）于1913年，分別的繪制了恒星的光譜—光度圖。Innerradiative,outerconvectivezoneInnerconvective,outerradiativezoneCNOcycledominantPPchaindominant4.3變星和新星變星：亮度在較短時期內(nèi)有顯著變化的星為變星。新星:有少數(shù)星的亮度可在幾天內(nèi)猛增幾萬倍，較原有星等減少10-14等，把這些突然爆發(fā)的星稱為新星。超新星:超新星的爆發(fā)規(guī)模比新星還要大，它發(fā)亮時亮度的增幅為新星的數(shù)百至數(shù)千倍，拋出的氣殼速度可超過104km/s。是所有變星中最壯觀的一類，是恒星的災變性爆發(fā)。輻射能估計為1042~1043J,拋出的物質(zhì)質(zhì)量達1~10m⊙,動能達1043~1044J。4.3.1造父變星造父變星又稱長周期造父變星或經(jīng)典造父變星，是脈動變星的一種，這類變星的亮度變化是周期性的，一般周期在1.5～80天之間。周光關系：周期和絕對星等之間的關系。造父變星的平均絕對星等M與其周期的對數(shù)lgP近似成直線關系周光關系新星4.3.2新星和超新星

亮度會在很短的時間內(nèi)迅速增加，達到極大后慢慢減弱，幾年或幾十年后恢復到原來的亮度，這種星叫新星。

有些恒星爆發(fā)時規(guī)模比新星更巨大，

光度增加1億倍，這種星稱為超新星。超新星蟹狀星云（M1，或NGC1952）位于金牛座ζ星東北面，距地球約6500光年。它是個超新星殘骸，源于一次超新星（天關客星，SN1054）爆炸。氣體總質(zhì)量約為太陽的十分之一，直徑六光年，現(xiàn)正以每秒一千公里速度膨漲。星云中心有一顆直徑約十公里的脈沖星。這超新星爆發(fā)后剩下的中子星是在1969年被發(fā)現(xiàn)。其自轉(zhuǎn)周期為33毫秒（即每秒自轉(zhuǎn)30次）。中國的史料中有很多關于1054年超新星劇烈爆發(fā)的珍貴記錄資料。4.4不同的恒星系統(tǒng)雙星，為包含兩顆恒星的系統(tǒng)，在相互引力的影響下，兩顆恒星繞著它們共同的引力中心描繪出閉合的軌道。較亮的子星為主星，較暗的子星為伴星。雙星的兩個成員都稱為雙星的子星，較亮的子星稱為主星，較暗