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第二章第二节
第二节宇宙的起源和演化
一、宇宙概观
在地球上仰望苍穹,有灿烂的太阳、皎洁的明月、闪烁的繁星、划破夜空的流星、拖着长尾巴的,彗星、轮廓模糊的星云;通过天文望远镜和其他的空间探测手段,还可以观测到更多的恒星、星云、环绕行星公转的卫星、存在于星际空间的气体和尘埃—星际物质。
它们统称天体。
近年来发现的红外源、射电源、Z射线源、Y射线源……也是天体。
在空中运行的人造卫星、宇宙火箭、行星际飞船和空间实验室等,总称人造天体,以区别于上述自然天体。
它们运动在宇宙中,丰富多彩。
1.天球和天球坐标
地球以外的天体,距离我们远近极其悬殊。
但是人们都有这样的直觉印象:
日月星辰看上去似乎是一样的遥远。
这就是说,一切天体似乎都位于一个以观测者为球心的球面上。
根据这样的印象,人们为了研究天体在天空中的位置和运动,引进了一个假想的圆球:
它的球心就是地球上的观测者,它的半径为无穷大。
这个圆球,叫做天球,即地心天球。
地球以外的天体在天球上都有各自的投影,人们在说明天体位置和运动时,可以把天体投影看成是它们本身。
地球的自转轴无限延长,同天球球面相交两点,叫做天极。
在地球北极上空的叫天北极或北天极;在地球南极上空的叫天南极或南天极。
地球赤道平面无限扩大,同天球相交的大圆叫作天赤道。
地球上的经线圈无限扩大,同天球相交的大圆叫作时圈,也叫赤经圈。
赤经圈是通过南北天极的大圈,它有无数个,并与天赤道垂直。
地球上的纬线圈无限扩大,同天球相交的大圆叫赤纬圈。
赤纬圈有无数圈,每个赤纬圈都和天赤道平行。
为准确定出某天体的位置,我们把天赤道定为赤纬0°,向北划分90°为正(+),正赤纬90°为天北极;向南划分90°为负(-),负赤纬90°为天南极。
以通过春分点的赤经圈或时圈,确定为赤经0°,向东划分360°,叫赤经度,春分点为赤经0°,夏至点为赤经90°,秋分点为赤经180°,冬至点为赤经270°,春分点为赤经0°或360°。
天文学上有时把赤经度用时间表示,15°为1h,1°为4min,1′为4s。
这样,春分点为0时,夏至点为6时,秋分点为12时,冬至点为18时。
这样,天体位置可以准确无误地确定出来。
例如:
天空最亮的天狼星位置是:
赤经6时42.9分或100°43′30″;赤纬为-16°39′。
这是天球坐标中的一种,还有赤道第一坐标系,黄道坐标系、地平坐标系……
2.天体系统
多种多样的天体,运动在广袤的宇宙中,它们互相吸引、互相绕转而形成天体系统。
目前,人们认识到的天体系统,从小到大排列的层次有:
(1)地月系。
月球绕地球公转构成地月系。
月地平均距离为3.84×lO5km。
(2)太阳系。
地球和其他行星、彗星、流星绕太阳公转,构成高一级的天体系统,称为太阳系。
冥王星的轨道直径约1.2×lO10km。
(3)银河系。
太阳和千千万万颗恒星又组成庞大的恒星集团,称为银河系。
在银河系中,像太阳这样的恒星约有2000亿颗,银河系主体部分直径有8×104l.y.[l.y.(光年)是计算天体的距离的一种单位。
1光年是电磁波在自由空间1年内所传播的距离,即1l.y.=9.460730×1015m]。
(4)河外星系。
银河系以外,还有同银河系一样庞大的天体系统,它是宇宙中的“岛屿”,称为河外星系,简称星系。
用目前最大的望远镜可以观测到10亿个。
最远有1.5×10l0~2.0×10l.v。
银河系和河外星系总称为总星系。
这就是目前观测到的宇宙范围。
二、人类对宇宙的认识和探索
人类对宇宙的认识由近到远,由小到大,逐渐扩展到更遥远的宇宙空间和更庞大的天体系统。
起初是从“地球”到“太阳系”,后来又扩展到太阳系以外的“恒星”和由恒星组成的“银河系”,现在又从银河系扩展到无数的“河外星系”,直到2.00×1010l.y.的宇宙深处。
古代自然哲学所讨论的天文学的宇宙,不外乎是大地和天空。
公元2世纪,亚历山大港的天文学家托勒玫(C.P.Tolemaeus)的“地心说”认为,宇宙是一个有限的球形体,地球静止地居于中心,而日月星辰都围绕地球运转。
托勒玫所著的《天文学大成》,在1000多年内,在欧洲和西亚被奉为天文学的经典著作。
波兰天文学家哥白尼(N.Copernicus),经过三四十年的观测研究,终于断定托勒玫的地心体系是错误的,地球不是宇宙中心,它只是行星之一;地球和行星都在围绕太阳运行,天体的周日视运动是地球自转的反应;月球是地球的卫星;恒星都是离地球很远的天体。
哥白尼的伟大著作《天体运行论》于1543年出版,从而引起了人类思想上一次伟大的革命。
他的日心说不仅奠定了现代天文学的基础,甚至为现代自然科学奠定了基础。
日心说的影响深远,使罗马教廷对日心说的拥护者和宣扬者进行残酷迫害。
意大利学者布鲁诺(G.Bruno)由于宣扬日心说而于1600年2月17日在罗马的“繁花广场”上被活活烧死。
物理学家伽利略由于赞同和宣扬日心说,也受到反动教廷的迫害。
1608年发明了望远镜,1609年伽利略用自制的一具小望远镜进行了天文观测,木星的4个大卫星和金星盈亏的发现证明了日心说的正确,并看出银河是无数恒星组成的,使认识的宇宙从太阳系直到银河系。
18世纪,天文学家引进,“星系”一词,在一定意义上也不过是宇宙的同义词。
由于生产力的飞速发展,20世纪大型光学望远镜和折反射望远镜的发明,电子学技术和无线电技术广泛应用,射电望远镜和雷达技术的应用,自动化技术和电子计算机的应用,加深了人类对宇宙的认识和了解。
尤其是空间技术的发展,1957年10月4日原苏联第一颗人造卫星上天,开创了从太空观测、研究地球和宇宙的新时代。
1969年,美国的“阿波罗”宇宙飞船将人送上月球,宇宙探测器飞近水星、金星、火星。
70年代,“先驱者”号携带旨在与外星人联系的上有地球男女人形和太阳系结构的金属信息板,飞向太空深处;“旅行者”2号携带地球之音:
115张幻灯片(有我国雄伟的长城照)、35种地球音响、60种语言(有我国地方客家语),擦木星、土星而过,现已飞离太阳系,向宇宙深处飞去,以对“宇宙人”是否存在进行研究探索。
1973年“天空实验室”上天,1981年航天飞机试飞成功……实现了人类在没有地球大气层干扰的情况下,人对月球、大行星的逼近观测和直接取样观测,以及对宇宙环境的直接观测,发现了地球大气的磁层和宇宙中存在的Z射线、γ射线、红外线、紫外线,还测定了大行星表面的物理特征和化学成分,极大地充实和丰富了人类关于太阳系和宇宙的认识。
三、宇宙的起源和演化
宇宙是天地万物,就是物质世界,也就是广漠的空间及存在于其中的天体和弥漫物质。
在哲学上,宇宙是无限的。
我国古代有人把宇宙看成空间和时间的统一。
战国时代尸佼说过:
“天地四方曰宇,往古来今曰宙”。
宇宙在空间上是无边无际的,它没有边界,没有形状,也没有中心。
宇宙在时间上是无始无终的,它没有起源,没有年龄,也没有寿命。
但是,任何具体的东西,都有起源、有年龄和有寿命,都是有限的。
哲学上的宇宙无限的理论是辩证唯物主义的宇宙观。
它同一切宗教教义是针锋相对的。
现代宇宙学所研究的宇宙,是指“我们的宇宙”或“观测到的宇宙”,即现在能观测到的现象的总和,实质上是总星系。
这样的宇宙是哲学宇宙或物理宇宙的一个组成部分,自然是有限的。
它在时间上有起源,在空间上有边界。
因此,现代宇宙学关于“我们的宇宙”的研究,将会丰富辩证唯物主义的宇宙无限性概念,而不会同它背道而驰。
1.现代宇宙学的诞生
1916年,爱因斯坦提出了广义相对论。
这一理论主张,时间和空间并不像人们一贯认为的那样,只是一个让物体在其中运动而本身不受影响的容器,而更像是一个形状依赖于其上所载小球的弹性薄膜。
自由粒子和光沿着这一形变薄膜上弯曲的短线运动,就像它们在小球引力的作用下偏离直线运动一样。
这种关于时间、空间和引力的全新理论,不仅正确地预言了日全食时掠过太阳边缘的星光会发生1.75″([角]秒)的偏折,而且完满地解释了牛顿引力理论不能说明的水星近日点每百年前移43″的现象,因而逐步得到人们的公认。
1917年,爱因斯坦率先把他的广义相对论应用于宇宙学研究,得到了一个有限无界的静态宇宙模型。
尽管后来发现它不可能保持稳定而被放弃,但毕竟是一次开创性的尝试,揭开了现代宇宙学研究的序幕。
2.宇宙膨胀的证据
1924年,弗里德曼(I.Friedman)在广义相对论的框架下,从理论上论证了宇宙要么膨胀,要么收缩,决不会保持静止状态,就像在太空中向四面抛出一把石子,要么继续分散开去,要么在相互引力的作用下聚拢回落,不可能在某个中间位置保持相对静止一样。
1929年,天文学家哈勃(E.P.Hubble)观测到大多数星系光谱具有红移现象,其红移量大致与星系的距离成正比。
依据物理学的多
普勒效应,如果有一光源面向观察者运动,其发射的光谱线频率将向高频(即光谱蓝端)区移动;若光源背向观测者运动,其发射的光谱线频率将向低频(即光谱红端)区移动。
因此,对星系光谱呈现红移现象,最合理的解释是它们正背离地球退行。
而远区星系光谱红移量大是因为远区星系比近区的退行速度大。
由于在宇宙中所有的观察者的地位都是平权的,我们有理由相信,所有的星系都在彼此远离,宇宙正处于普遍的膨胀之中。
此外,由于来自远近区域的光线实际上是不同年代星系所发出的,远区光谱红移最大,意味着早期宇宙膨胀速度大,而现在的宇宙膨胀速度正在减缓。
哈勃的这一发现为弗里德曼宇宙模型提供了直接的观测依据,动摇了宇宙整体静止的传统观念,为进一步研究宇宙的起源和演化扫清了道路,是本世纪天文学最重要的成就之一。
3.宇宙起源的”大爆炸模型”
如果星系目前正在彼此远离,那么它们过去必定靠得更近。
也就是说,较早时代的宇宙,物质密度会更高。
继续这一推理,就意味着过去必定有这样一个时刻,在那时宇宙处于物质密度极高、物质空间极小的状态。
这一状态通常被称做宇宙膨胀的起点,也就是宇宙的开端。
基于这种认识,20世纪40年代,伽莫夫(G.Gamov)等人提出了宇宙起源于原始火球的“宇宙大爆炸模型”。
这一模型认为,宇宙起源于距今大约150亿年前的一次大爆炸,在大爆炸的瞬间,宇宙像突然腾起的炽热火球,物质时空急剧暴胀一段时间后,转为相对缓慢的膨胀和降温过程,直到形成今天的宇宙。
以后,科学家们又利用不同的物理方法,测得现存最古老的恒星物质存在的时间不超过150亿年,这对大爆炸宇宙模型是十分有力的支持。
4.宇宙的演化
20世纪70年代以来,粒子物理学家和宇宙学者联手勾画出的宇宙演化史是:
宇宙发端于距今150亿年前的大爆炸。
起初不仅没有任何天体,也没有粒子和辐射,只有一种单纯而对称的真空状态以指数方式膨胀着(称为暴胀)。
今天我们所知道的自然界中的4种基本相互作用力(即引力、强力、弱力和电磁力)那时是不可区分的。
随着宇宙的膨胀和降温,真空发生一系列相变:
在大爆炸后10-44s,发生超统一相变,引力作用首先分化出来,但强、弱、电三种作用仍不可区分,夸克和轻子可以互相转变;到大爆炸后10-36S,大统一相变发生,强作用同电、弱作用分离,物质和反物质之间的不对称性(即质子、电子等这类物质多于反质子、正电子之类反物质的现象)开始出现;10-10s以后,弱电相变发生,弱作用和电磁作用分离;当这一过程持续到10-2s后,内部温度虽比起初大为下降,但仍高达1011K,宇宙开始进入由基本粒子生成轻原子核与原子的阶段。
宇宙中早期化学元素的形成过程大约持续了3min。
在大爆炸后的1s时,宇宙温度降至1010K,内部只存在由质子、中子、电子、光子等基本粒子混合而成的密度极高的“宇宙汤”。
随着宇宙进一步膨胀,温度降至109K时,原有粒子间的热平衡被打破,首先是中子失去自由存在的条件,它们与其他质子合成氘核和氦核,以后又陆续生成氚、锂、铍等轻元素核。
约在3min时,温度下降到106K,宇宙开始进入相对缓慢的膨胀阶段。
从大爆炸后3min又经过约7×105年,宇宙温度降到3000K,这时电子已能够与原子核结合成稳定的原子(这个过程称为复合),光子也不再被自由电子散射,从此,宇宙变得透明了。
又经过几十亿年,中性原子因引力作用逐渐凝聚为原始星云,由此拉开了各种天体演化的序幕。
四、星系
1.银河和银河系
在晴朗无月的夜晚,可以看到天穹上有一条明亮的相当宽的光带,从地平某一处向上延伸,达到最高点后,再延伸到另一方的地平。
这就是银河,我国古人称它为天河、星河、明河、银汉、银横、天杭、高寒等;在欧洲,则有“牛奶色的道路”之称。
银河经过的星座有:
仙后、英仙、御夫、麒麟、南船、南十字、半人马、天蝎、人马、天鹰、天鹅等。
对于我国大部分地区,银河经过南船、南十字、半人马座的那一段,由于离天南极太近,因此看不见。
银河经过天鹅和天鹰座的那一段比较亮,著名的亮星天鹰座α星(即牛郎星或牵牛星)和天琴座α星(即织女星)位于其两边,遥遥相对。
牛郎和织女的神话,就是根据这两个星和银河的相对
位置想像出来的。
今天我们知道,银河并不真是一条河,它是由许许多多恒星组成的,由于星数太多,肉眼分辨不出单个的星,看起来便成了一条白茫茫的光带。
恒星在天球上的分布是很不均匀的,在一些天空区域,恒星分布稀稀拉拉的;在有的天空区域,恒星分布是很稠密的,最稠密的部分就是我们所说的银河。
聚集在银河中的恒星所构成的天体体系叫银河系。
银河系是恒星和星际物质的巨大聚集体,它的总质量大约是太阳质量的1400亿倍。
在这个总质量中,恒星约占90%,星际物质约占10%。
银河系拥约有2000亿颗恒星,太阳是其中普普通通的一颗。
除了大小麦哲伦云和仙女座大星云以外,肉眼所能看到的天体,都是银河系成员。
银河系的星际物质主要是星际气体,特别是氢和氦;其次是星际尘埃。
一部分星际气体和星际尘埃聚集而成星际云,即星云。
银河系的主要部分是一个又圆又扁的圆盘体,它的中部较厚,四周较薄,就像运动场上的铁饼那样。
整个银盘在旋转中形成一些旋臂,太阳位于其中一个旋臂上(见图2—1)。
在圆盘体的外面,银河系还有银晕。
银晕大体上呈球形。
圆盘体直径大约8×104l.y.,中心部分直径约1×104l.y.,分为核球和银盘两部分。
核球就是圆盘体的中心部分。
2.太阳在银河系的位置和运动
在银河系中,太阳位于银河系的赤道面附近,距银道面仅201.y.,故我们看银河为一个环状光带,太阳不在银河系的中心,而在距银心3.3×104l.y.光年之处。
银河系在旋转,对于银河系的成员(包括太阳)来说,这种运动就是它们对银心的绕转。
太阳相对于银心的绕转速度是250km/s,绕转周期为2.5亿年。
如果地球的年龄为46亿年,则它已经随同太阳系环绕银心转动18周了。
各恒星在环绕银心转动的同时,还有相对于邻近恒星的相对运动。
在地球上看起来,太阳系向武仙座方向前进,其速度是19.6km/s(见图2—2)。
3.星系
星系是河外星系的简称,在外表上它们都表现为模糊的光点,因而有时也称河外星云。
目前,河外星云这个名词已用得不多,但由于历史的原因还保留着。
,河外星云是与银河系类似的由大量恒星、星团、银河星云和星际物质构成的巨大的天体系统。
第一个被发现的河外星系是1612年发现的仙女座大星云。
随着观测技术的进步,发现的河外星系越来越多。
今天,在观测所及的范围内可以观测到10亿个星系。
(1)河外星系的命名。
只有极少数亮的河外星系才有专门名称,有的以发现者的名字命名,如大小麦哲伦云;有的以所在星座的名字命名,如仙女座大星云。
绝大多数河外星系是以某个星云星团表中的号数命名的。
仙女座大星云在M表中为31号,在NGC表中为224号,故仙女座大星云也叫M31,NGC224。
(2)河外星系的分类。
目前,通用的河外星系共分为三类:
①椭圆星系。
它的形状是正圆形或椭圆形。
②旋涡星系。
它具有一个核心部分,称为核球。
核球外面是一个薄薄的圆盘,从核球外缘附近有两条或更多条旋臂向外延伸出去。
银河系和仙女座大星云属旋涡星系。
与旋涡星系平行的还有一类称为棒旋星系。
棒旋星系的特点是有一个棒状物,棒的中心部分仍有核球,旋臂从棒的两端向外延伸出去。
③不规则星系。
它具有不规则的形状。
当然,除此三类之外,尚有透镜状星系,麦哲伦云型星系等。
(3)河外星系的距离。
河外星系是银河系以外的像银河系一样的星系,距离地球十分遥远,最近的大麦哲伦云有1.6×105l.y.,小麦哲伦云有1.9×105l.y.,仙女座大星云距离我们有2.2×1061.y.。
4.总星系
星系成群、星系数较多、外形也不规则的星系团常称为星系群。
比星系群更庞大的天体体系叫星系团,比星系团更高一级的天空世界是总星系。
总星系是观测所及的星系和星系际物质的总体,也就是我们的宇宙。
总星系中的元素:
最丰富的是氢,以质量计算约占70%;其次是氦,约占30%;其他的重元素很少。
总星系的年龄:
根据对地球上的岩石、月球的岩石和陨石的分析,这些天体年龄约46亿年;太阳的年龄约50亿年;恒星的年龄差别很大,因为不断地有很多新的恒星诞生。
但是最老的球状星团中,恒星年龄为10~150亿年;星系年龄约为150亿年;总星系目前在膨胀。
假定总星系一直以这个速度膨胀,可用科学方法推算出总星系从一点膨胀到现在所需的时间约为150亿年,这与总星系中最老天体同龄。
5.星系的形成和演化
关于星系的形成机制,目前比较一致的看法是:
星系产生于宇宙连续膨胀过程之中。
当极早期宇宙膨胀时,会出现一些物质分布不均匀的结构,随后又因引力作用加剧丁物质的聚集,最后坍缩为致密的原始星云。
其演化的大致过程是:
开始由大量气体分子和星际尘埃形成原始星系云,随着宇宙的膨胀,它们逐渐冷却,当彼此间的引力作用超过膨胀向外的压力时,星云开始收缩,并一步步分裂成更小更密的碎片,这些碎片最终产生了第一代恒星。
第一代恒星内部会因收缩而产生足以引起热核反应的高温,而当它燃尽自己的燃料后,又会通过爆炸形式把反应中所合成的轻、重元素抛向空间,形成新的星际物质,开始新的聚集、坍缩,产生第二代恒星。
如此往复循环下去,最终出现了包含数十亿乃至数千亿计的恒星和大量宇宙暗物质的庞大星系。
由于星系形成时的物质条件不尽相同,因而产生了如前所述的各种不同型态的星系。
五、恒星
恒星是由炽热气体所组成的能够自身发光的球形或类似球形的天体。
构成恒星的气体主要是氢,其次是氦,其他元素很少。
太阳是一颗典型的恒星。
恒星在宇宙中运动,在地球上看起来,运动最快的恒星是开普坦星,其次是巴纳德星。
前者的空间速度是294km/s;后者的空间速度是140km/s。
1.恒星的发光
小恒星的发光是指可见光。
能够自身发光的天体,其质量至少要达到太阳质量的百分之几或百分之十。
不同恒星处于不同的发展阶段,发出不同的光。
为了区别不同的光必须进行光谱分析。
通过光谱分析,可以知道恒星的光谱有不同的类型。
不同类型之间的差别在于星光的颜色,而颜色是恒星温度的反应。
蓝色表示恒星温度很高,红色表示温度较低。
具体地说,最热的O型星呈蓝色,如参宿三;最冷的M型星,呈红色。
太阳是G型星,呈黄色,介于上述二者之间。
2.恒星的亮度和光度
在天文学上,所谓亮度是指在地球上的受光强度;所谓光度是指恒星本身的发光本领。
天文学上的亮度和光度都是用星等来表示的。
星等有两种,即视星等和绝对星等。
视星等是天体亮度的等级,绝对星等是光度的等级,通常所说的星等是指视星等而言的。
古希腊学者喜帕恰斯(Hipparchos)等人,在编制星表时,根据恒星的明亮程度把它们分成6等。
他们把15颗最亮的星叫做1等星,而把正常视力能辨认的最暗的星叫做6等星。
这是古代的视星等。
后来由于光学和光学仪器的发展;人们实测了恒星的亮度,并且发现1等星大约比6等星亮100倍。
视星等和亮度有这样的数量关系:
星等值愈小,亮度值愈大。
如果视星等成等差级数,则亮度成等比级数。
1等星和6等星,星等相差5级,而亮度相差100倍。
如果星等相差1等,亮度相差R倍。
那么,R5=100。
因此
有了这种数量关系,就可以用星等表示任何亮度。
比6等星暗2.512倍的是7等星,比7等星暗2.512倍的是8等星,如此类推。
目前,最好的工具能察觉的是25等星。
反之,比1等星亮2.512倍的是0等星,比0等星亮2.512倍的是-1等星,如此类推。
天空最亮的太阳的视星等是-26.74。
太阳和1等星,视星等相差27.74。
因此,如果以1等星亮度为单位,太阳的亮度是
(2.512)27.74,即1250万万。
绝对星等是指天体在距离我们10秒差距(1秒差距是1天文单位的距离所张的角为1角秒时的距离)时的视星等,即是该天体的绝对星等,故绝对星等能表示出恒星的真正光度。
显然,在10秒差距的距离下的天体的视星等和绝对星等是相等的。
宇宙在空间上是无限的,比这更近的恒星是不多的。
因此对于大多数恒星来说,绝对星等一般都大于视星等。
3.恒星的多样性
大多数恒星大同小异;少数恒星在某些方面与众不同,它们是双星和星团,变星、新星和超新星,巨星、超巨星和白矮星,脉冲星和中子星。
一般的恒星是单个存在的。
但是,在已经认识的恒星中,大约有1/3是成双成对的,成为双星。
例如,全天最明亮的天狼星就是一对双星。
有些双星没有相互绕转的关系,称为光学双星。
真正的双星(即物理双星)在相互绕转过程中。
有的双星有相互遮掩的情况,并且周期性地改变其视亮度,这叫做食双星。
有的双星的一个或两个成员本身也是双星,如距我们最近的南门二(即半人马座α星)就是这样的。
南门二由A,B,C三星组成,其中A,B两星是双星,它们又同C星构成双星。
在目前位置上,C星比A,B两星更加接近,因而称为比邻星。
在某些天球区域,许多恒星聚集一起而成为星团。
最著名的星团是昂星团,俗称七姊妹星团,其实它的成员远远不止七个。
大多数恒星的光度在短时期内几乎是不变的,太阳就是这样。
但是有些恒星在几年、几天或几小时内,就会发生明显的特别是周期性的变化。
这样的恒星叫变星。
变星又可分为脉动变星、几何变星、爆发变星。
脉动变星是因为星体本身的周期性膨胀和收缩而发生光度变化的变星。
在膨胀的时候,它们就变得明亮;反之,在收缩的时候,就变得阴暗。
它们的变光周期,特别短的不到1小时,特别长的达10年以上。
已知的脉动变星有1万多颗,在变星总数中占一半以上。
几何变星就是因为几何位置变化而发生变光现象的变星。
上述的食双星就是一种几何变星,并且被称为食变星。
爆发变星就是因为星体本身的爆发现象而发生光度变化的变星。
普通的爆发变星叫新星,它们的光度在几天内突然增加9个星等以上,由暗星变成亮星,甚至由看不见的星变成明亮的恒星。
以后在几个月至几年的时间内,它们的光度逐渐下降到爆发以前的状态。
在爆发过程中,它们释放出大量的能量和一部分质量,但继续是一颗恒星。
爆发规模超过新星的变星,叫超新星。
它们的光变幅度超过17个星等,即亮度增加了千万倍以至万万倍,这是恒星世界已知的最激烈的爆发现象。
经过这样爆发以后,超新星就留下一个高密度的残骸,而不再是一个恒星了。
恒星的光度(或绝对星等)和温度(或光谱型)都是多种多样的,二者之间的关系也是多种多样的。
恒星的温度越高,它们的光度越大。
这样的恒星称主序星。
恒星的光度既同表面温度有关,也同表面积有关。
主序星的光度和温度的关系表明:
它们的表面积(或体积)既不特别大,也不特别小。
1973年,人们发现一种新型变星,叫做脉冲星。
它们不同于通常所说的变星,也不同于一般的脉动变星,因为它们发出很强烈的短周期的无线电脉冲。
脉冲的周期很短,最短的周期是0.03s,最长的周期也只有4.3s。
但是它们的能量很大,一次脉冲的能量相当于目前全球全年用电量的一亿倍。
这种恒星具有一般恒星的质量,但是它们的体积要比一般恒星小得多,可想而之,它们的密度是非常高的。
白矮星的中心密度是水的100万倍到1000万倍,这已经是惊人的数字了,但是脉冲星的密度比这还要高,它们的中心密度是水的几百万亿倍到一千万亿倍。
这就是说,每立方厘米的质量是几亿吨到十亿吨。
除了高密度以外,脉冲星还有很
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