第1个回答 2022-07-13
太阳的表面温度大约5500 ,而在宇宙中太阳只能算一颗中等偏小的恒星。 比 太阳 质量 更大的恒星都比它更热、更亮。要系统性了解恒星的温度问题,就必须知道恒星的光谱分类。
什么是恒星光谱类型?
恒星光谱就像是恒星的指纹一样,取决于恒星的物理性质和化学组成,而天文学家利用哈佛光谱分类系统,将现有恒星分为了7种光谱型,分别是 O、B、A、F、G、K、M 。至于为什么是用这几个字母来分类,是因为原本是从A分到Q的,在剔除掉重复的光谱后剩下上面7个分类。
简单来说,就是以恒星发出的不同光亮颜色对应不同的温度。颜色与温度的 大概 对应关系如下:
以上是光谱型、恒星表面温度与恒星颜色的大概对应关系。
看了上面的表,你会有一个反直觉的发现。
宇宙中象征温度高低的颜色,竟然刚好与我们日常生活中的认知相反。比如你洗澡时,水龙头上的水温提示都是红色代表热水,蓝色代表冷水。我们也常常把红色归为暖色系,蓝色归为冷色系,而且红色总是与烈焰联系在一起的。
但实际上宇宙中,只有快要熄灭的恒星(我们称之为 红矮星) 才是红色的,而温度最高的恒星都是蓝色的。我们熟悉的太阳则是发着黄光的G型恒星。目前,我们知道的最亮的O型恒星是猎户座腰带上的参宿一。而宇宙中的大多数恒星其实比太阳暗淡,M型恒星我们根本看不见。
当然上面说的恒星分类,都是指的恒星 主序星 阶段,恒星一生中99%时间都在这个阶段。主序星这个名字的由来,是指在 赫罗图 主序带的恒星。
什么是赫罗图?
赫罗图是天文学里一个非常重要的一个图表,它揭示了恒星的 绝对星等 (即描述恒星真实发光亮度)与颜色(即光谱型)之间的关系。是由于丹麦天文学家埃希纳·赫茨普龙与美国天文学家亨利·诺里斯·罗素在20世纪初分别独立提出的,所以各取了他们名字中一个字,将此图命名为“赫罗图”。
以上是赫罗图的概念图。
左上角就是对应O型的更大更热的恒星,右下角则是M型的体积小、温度低的恒星,它们之间连接的对角线就称为 “主星序” 。这上面的恒星都和太阳一样进行着氢聚变。
但随着恒星核心处的氢元素消耗殆尽,恒星就会膨胀,温度不断降低,因此颜色变红成为我们常说的 “红巨星” 和 “红超巨星” ,当然极少数温度特别高的蓝色恒星,也可能成为 “ 蓝巨星 ” ,而恒星变成巨星的这个过程称为 “脱离主星序” 。
宇宙中温度高的蓝色恒星都是大块头
上图是不同类型恒星的大小对比关系。
宇宙中蓝色恒星还是比较稀少的,大约只占0.00003%,但我们晚上能看到的星星10%都是稀少的蓝色恒星,这主要是因为它们亮,以及恒星中 占比最高的M型红矮星( 达76.5% )肉眼完全看不见。
如果,你想找夜空中的蓝色恒星,你只需要找到猎户座就行了,它几乎全部是由巨大的蓝色恒星构成的。
寻找猎户座,你先要找到最具标志的腰带上的三颗星。其最靠右边那颗是参宿三,它就发着最强烈的蓝光,不过它看上去是三颗星里最暗的一颗,但它的质量是太阳的20倍,亮度是太阳的9万倍。另外一个蓝色恒星是位于右肩的参宿五,剩下的大都是 蓝色超巨星 。超巨星意味着它们核心氢已经聚变完了,成为了宇宙真正的巨大的“蓝胖子”。比如,右脚的参宿七直径是太阳直径的100倍。
而在腰带下面代表着猎户座“ 剑 ”的三颗星中间的那一颗,实际是 猎户座星云 。
它距离我们1300光年,宽约24光年,只是太远,所以看起像一颗星。而猎户座左肩那颗发着红光的参宿四是一颗红巨星,天文学家认为它在未来100万年内将会超新星爆发。
总结
宇宙中比太阳更亮的蓝色恒星还是不少,但更多还是暗淡的红矮星。另外,越大越 亮越热 的恒星寿命越短,一般只能以百万年来计算。反而是那些最冷最暗看似快要熄灭的红色恒星寿命长,它们可以存活数万亿年。
真应了那句歌词:长得帅,老得快;长得丑,活得久!
在我们的太阳系中,太阳是唯一的恒星,它毫无疑问是温度最高的天体,它的表面温度就达到了5800K(开尔文温度)左右,钢铁到上面都会被气化掉,而核心的温度在1500万K以上,。
但是在我们太阳系之外,有很多的恒星的温度都比我们太阳更高,通常质量比太阳更大的恒星,只要不是红巨星,其表面和内部温度都要比太阳更高一些,比如距离我们很近的天狼星,它的质量是太阳的两倍多,表面温度约9940K,比太阳表面温度高了近一倍,所以它看上去也很亮,由于距离也很近(8.6光年),所以它也是夜幕中最亮的恒星。
已知质量最大的恒星R136a1,质量在太阳的265倍以上,这是一颗蓝特超巨星,表面温度在53,000k以上,它的体积也在太阳的3万倍以上,所以这个位于大麦哲伦星云中的巨型恒星特别明亮,光度约是太阳的871万倍。
不过宇宙中表面温度最高的恒星应当属于沃尔夫-拉叶星,它实际上是大质量恒星将外围的气壳抛掉之后剩下的星核,所以它的表面温度非常高,一般都在50000K以上,普遍都在太阳表面温度的10倍以上。不过这类核心裸露的恒星非常少见,银河系中大概只有150颗左右,已知温度最高的一颗沃尔夫拉叶星的表面温度超过了20万K,是太阳表面温度的30多倍。
不过宇宙中也有恒星主序星之外的其他一些星体的表面温度更高,比如刚形成的白矮星,其温度一般都在1亿K以上,有的甚至高达30~50亿K,这种刚形成的恒星残骸密度很大,其体积和地球差不多,但质量却和太阳差不多,每立方厘米的白矮星物质质量在100公斤到10吨之间。
但是刚形成的中子星的温度更高,超新星爆发时内部可产生高达1500亿K的温度,所以形成在超新星最中心的这个时候的中子星的表面温度也会在1500亿K左右,是太阳表面温度(5800K)的2500多万倍,可以说刚形成的中子星表面温度轻松超过太阳表面温度千万倍。中子星也是一种恒星残骸,不过它的密度更大,通常其体积在直径10~30公里之间,然而其质量却比太阳还大,每立方厘米的中子星物质的质量在8000万到20亿吨之间。
不过必须指出的是,只能说白矮星和中子星这两种星体刚形成的时候温度极高,因为之后它们将处于漫长的降温过程中,至少要花费约200亿年的时间才能变成不再向外辐射热量的星球。
每年夏天的时候我们都会深切的感受到太阳的威力,天实在是太热了。地球上的夏天为什么这么炎热?原因其实很简单,咱们北半球夏天的时候,地球只是朝着太阳轻微的点了点头,太阳光线由原来的斜射地面变成直射地面。地球的温度就上升了几十度,热的要命。
图示:太阳和地球
更何况太阳距离地球大约有1.49亿公里。这么遥远的距离对地球温度还影响这么大,太阳的温度一定是很高的。太阳的温度有多高呢?太阳是一颗恒星。所有的恒星都是自身能够发光发热的天体。太阳通过内部的核聚变反应释放出巨大的能量,太阳的表面温度就有5500 。地球上熔点最高的金属是钨,熔点高达3380 。但是太阳表面的温度几乎就要达到它的沸点5927 。地球上没有一种物质在靠近太阳表面时还是固体的。
图示:太阳
太阳表面的温度就有这么高,而它的内部温度就更高了。太阳内部核心处的温度可高达1500万 。太阳的内部不但是一个高温的世界,而且还是一个极高压的世界。这里的压力相当于3000亿个地球大气压。这里就是太阳的核聚变反应区。
太阳的温度已经高的让我们瞠目结舌,觉得不可思议。但是太阳的温度在恒星大家族中不是最高的。在恒星家族中,太阳只是一颗名不见经传的黄矮星。还有许多类型的恒星温度比它高出很多。比如属于蓝矮星的天狼星A,它的表面温度就有9600 。这几乎是太阳表面温度的两倍了。再就是宇宙中质量最大的恒星R136a1的表面温度高达53000 。
图示:R136a1恒星温度高达53000度
一般情况下,质量越大的恒星,它的温度就会越高。但是恒星的温度还和恒星的体积有关系,同样质量的恒星,体积越小它的温度就会越高。比太阳温度高的恒星在宇宙中比比皆是,比太阳温度低的恒星也有很多。比如距离太阳最近的恒星比邻星的表面温度大约只有2400 到2800 。比邻星的表面温度只有太阳的一半左右,和太阳比较起来它就“凉”多了。