天文 > 恆星物理學



目錄 ·No. 1 ·百科大全 ·更多結果... No. 1 　　恆星物理學是天體物理學的分支之一，它是應用物理學知識，從實驗和理論兩方面研究各類恆星的形態、結構、物理狀態和化學組成的一門學科。另一方面，在恆星上發現的某些奇特物理現象，也能夠啓發和推動現代物理學的發展。 　　一般的恆星都是熾熱的氣體球，所以研究恆星所必需的一切資料幾乎全部來自恆星自身的電磁輻射，近年來纔開始有可能檢測它們的高能粒子和引力波效應。因此人們主要使用各種光學、紅外綫、射電和x射綫等天文望遠鏡，以及所附的照相裝置、光電裝置、分光裝置、偏振裝置、熱檢測裝置、微波檢測裝置、頻譜檢測裝置、能譜檢測裝置等，去測量各類恆星在不同波段上的輻射強度、能譜、譜綫結構、偏振狀態、角直徑、角間距、視面結構和角位移等物理量。 　　然後，應用熱輻射理論，可以推出恆星表面的有效溫度；應用譜綫位移和一定的幾何方法，可以確定恆星自轉特性、雙星特性或脈動特性(結合光度變化特性)；再利用引力理論、輻射理論和脈動理論，可推出雙星軌道半長徑、子星半徑、子星質量(或質量函數)及脈動變星的平均半徑和平均密度等；應用譜綫的形成和緻寬理論，可以推出恆星大氣的電子壓力、氣體壓力、不透明度、元素的豐度以及恆星的光度；應用核物理理論，可以推知恆星的産能機製及其變遷，再結合輻射轉移理論就可建立恆星模型，用以研究恆星內部結構理論；應用塞曼效應，可椎知恆星磁場；應用引力理論、粒子理論，可以探討恆星晚期超密態的各種現象；應用等離子體理論，可以探討星冕、星風、質量交流和質量損失等恆星大氣現象；最後，綜合應用各種物理理論，可以探討恆星的形成和演化。 　　恆星大氣是我們能直接觀測到的恆星外層部分。應用分光技術，依照輻射平衡、局部熱動平衡的輻射轉移理論和恆星大氣模型理論，可以在一定程度上解釋連續光譜、吸收光譜和發射光譜的形態，探明它們的形成機製、演變過程和緻寬因素，並弄清楚大氣中光球、反變層、色球層、星冕等不同層次的物理狀況和相互關係，以及大氣中的元素豐度等，還可以研究恆星自轉，並根據較差自轉來探討恆星大氣內層的情況。 　　研究恆星內部從中心到表面各層的物態和物理過程，探討恆星內部輸送能量和維持溫度梯度的物理機製，根據研究結果解釋觀測到的恆星質量、光度、半徑和表面溫度等的時序變化和相互關係。確定産能和維持恆星不斷輻射的核物理過程，探討元素合成理論以解釋現有的元素豐度。目前較流行的是1957年由伯比奇夫婦、福勒和霍伊爾聯合提出的理論。 　　許多恆星有脈動性的光變，理論研究表明，脈動現象是恆星演化到一定階段的必然現象。根據最重要的幾種脈動變星的周光關係，可以確定恆星和許多有關天體的距離。利用綫性和非綫性脈動理論，可以較好地解釋恆星的脈動現象。 　　多種恆星有不同能量級的爆發現象。從年輕的耀星、金牛座t型變星到老年和臨近“死亡”的新星、超新星，都有爆發現象。關於各類爆發的物理機製還不十分清楚，需要積纍更多更完善的觀測資料，並進行更深入的理論分析。對於新星的爆發和許多類似的其他星體的爆發，許多人試圖采用雙星模型進行解釋。 　　雙星是恆星世界的普遍現象，估計銀河係中太陽附近半數以上的恆星是雙星或聚星的子星。根據長期的目視、照相、光度和分光觀測，可以定出恆星最基本的物理參量：質量和半徑。密近雙星係統中存在大量的質量交流。這種交流所引起的氣流，氣環、熱斑、x射綫爆發和新星爆發現象等，在光譜和光度變化中都有所反映，因而對研究引力相互作用、輻射相互作用、物質相互作用和恆星演化過程等都很重要。 　　根據流行的演化學說，晚期恆星因引力坍縮而成為密度大到10千克/釐米³以上的緻密星，即白矮星、中子星或黑洞。已觀測到的白矮星有上千顆，被認為是中子星的脈衝星也已發現數百顆，但是黑洞則尚在探尋之中。所有這些天體的研究都與廣義相對論密切相關，同時也是對廣義相對論的檢驗。對天鷹座射電脈衝星雙星psrl913+16所進行的觀測研究，有可能證實廣義相對論預言過的引力波。 　　近年來，恆星物理學的一個重要發展是全波段觀測的逐漸推廣。射電、大氣外x射綫、遠紫外綫和紅外綫觀測，大大豐富了我們關於恆星輻射和恆星表層物理的知識，並且發現了x射綫新星和x射綫雙星等新天體，因而理論研究十分活躍。現在看來，有關密近雙星係統的觀測和理論研究，是解决許多恆星物理學問題的一把鑰匙。 　　由於對耀星研究的深入，加上光斑干涉等超高分辨率和高精度光電視嚮速度分光儀等觀測技術的發展，我們已經能夠把當作點源的恆星與作為面源的太陽進行真正的類比研究。另一方面，由於有了大望遠鏡和其他新技術，我們已經能夠對若幹最近的星係(如大小麥哲倫雲)內的各類恆星進行較詳細的觀測研究，從而把它們與銀河係內的同類型恆星進行對比，這樣就能更好地瞭解天體化學組成對演化進程的影響。 　　核物理學和基本粒子物理學的發展，加上大型快速電子計算機的廣泛應用，推動人們進一步研究恆星的內部結構、元素合成和演化過程。脈衝星的發現，給理論傢們以巨大的鼓舞。廣義相對論和各種引力理論又重新活躍起來，被廣泛應用於晚期恆星的研究。 百科大全 　　hengxing wulixue 　　恆星物理學 　　stellar physics 　　天體物理學分支之一。它是應用物理學知識，從實驗和理論兩方面研究各類恆星的形態、結構、物理狀態和化學組成的一門學科。從另一方面講，在恆星上發現的某些奇特物理現象，也能夠啓發和推動現代物理學的發展。 　　研究方法　一般的恆星都是熾熱的氣體球。研究恆星所必需的一切資料幾乎全部來自恆星自身的電磁輻射，近年來纔開始有可能檢測它們的高能粒子和引力波效應。因此,人們主要使用光學、紅外綫、射電和X射綫等各種天文望遠鏡以及所附的照相裝置、光電裝置、分光裝置、偏振裝置、熱檢測裝置、微波檢測裝置、頻譜檢測裝置、能譜檢測裝置等去測量各類恆星在不同波段上的輻射強度、能譜、譜綫結構、偏振狀態、角直徑、角間距、視面結構和角位移等物理量。然後，應用熱輻射理論，可以推出恆星表面的有效溫度（見恆星溫度）；應用譜綫位移和一定的幾何方法，可以確定恆星自轉特性、雙星特性或脈動特性（結合光度變化特性），再利用引力理論、輻射理論和脈動理論，可推出雙星軌道半長徑、子星半徑、子星質量（或質量函數）及脈動變星的平均半徑和平均密度等；應用譜綫的形成和緻寬理論，可以推出恆星大氣的電子壓力、氣體壓力、不透明度、元素的豐度以及恆星的光度；應用核物理理論，可以推知恆星的産能機製及其變遷，再結合輻射轉移理論就可建立恆星模型,用以研究恆星內部結構理論；應用塞曼效應,可推知恆星磁場；應用引力理論、粒子理論，可以探討恆星晚期超密態的各種現象（見超密態物質）；應用等離子體理論，可以探討星冕、星風、質量交流和質量損失等恆星大氣現象；最後，綜合應用各種物理理論，可以探討恆星的形成和演化。 　　主要研究內容　恆星大氣的觀測和理論研究　恆星大氣是我們能直接觀測到的恆星外層部分。應用分光技術，依照輻射平衡、局部熱動平衡的輻射轉移理論和恆星大氣模型理論，可以在一定程度上解釋連續光譜、吸收光譜和發射光譜的形態（見恆星光譜），探明它們的形成機製、演變過程和緻寬因素，並弄清楚大氣中光球、反變層、色球層、星冕等不同層次的物理狀況和相互關係,以及大氣中的元素豐度等，還可以研究恆星自轉,並根據較差自轉來探討恆星大氣內層的情況。 　　恆星內部結構的研究　研究恆星內部從中心到表面各層的物態和物理過程，探討恆星內部輸送能量和維持溫度梯度的物理機製，根據研究結果解釋觀測到的恆星質量、光度、半徑和表面溫度等的時序變化和相互關係。 　　恆星的能源和核合成的研究　確定産能和維持恆星不斷輻射的核物理過程，探討元素合成理論以解釋現有的元素豐度。目前較流行的是1957年由伯比奇夫婦、福勒和霍伊爾聯合提出的理論，簡稱B□FH理論。 　　恆星脈動現象的觀測和研究　許多恆星有脈動性的光變。理論研究表明，脈動現象是恆星演化到一定階段（多為赫羅圖上紅巨星或紅巨星後的水平支階段）的必然現象。根據最重要的幾種脈動變星的周光關係，可以確定恆星和許多有關天體的距離。利用綫性和非綫性脈動理論，可以較好地解釋恆星的脈動現象。 　　恆星爆發現象的觀測和研究　多種恆星有不同能量級的爆發現象。從年輕的耀星、金牛座T型變星到老年和臨近“死亡”的新星、超新星，都有爆發現象。關於各類爆發的物理機製還不十分清楚，需要積纍更多更完善的觀測資料，並進行更深入的理論分析。對於新星的爆發和許多類似的其他星體的爆發，許多人試圖采用雙星模型進行解釋。 　　雙星係統的觀測和研究　雙星是恆星世界的普遍現象，估計銀河係中太陽附近半數以上的恆星是雙