简明天文学教程第二版第十章答案 余明主编

第十章恒星

1.什么叫恒星？如何理解恒星的恒？

答：恒星是宇宙中最主要的天体。在形成演变发展过程中，自身会发光发热的天体叫作恒星（但恒星并不是一生都发光发热）。恒星并不恒，恒星在宇宙中是运动，由于它们距离地球太遥远，我们在短期内难以观察到它们的运动。

2．根据赫罗图说明恒星的温度与绝对星等的关系？

答：以绝对星等为纵坐标，以光谱型或表面温度的对数为横坐标所作的图，叫做"光谱-光度图"，或叫"赫罗图"。由赫罗图可知：温度越高，绝对星等越小。位于主星序上的恒星叫主序星。其分布规律是从亮度大的O型星、B型星延续到图的另一角落的微弱的M型星。赫罗图上除主星序外，还可看到由较少恒星组成的一些序列，在右上方G、K、M型亮星区域，可以看到一组星，就是巨星，它们的绝对星等差别不大，都在O等左右。巨星以上是超巨星，它们在绝对星等为-2等或更亮的区域。巨星和主序星之间是所谓亚巨星，这些星的光谱型多半在G2～K2的区域，绝对星等平均为+2.5等。赫罗图的左下角是白矮星，它们的光谱多半属A型，光度很小，绝对星等从+10～+15等。

3．恒星的光谱给人类带来哪些信息？

答：（1）确定天体的化学组成；（2）确定恒星的温度；（3）确定恒星的温度；（4）确定恒星的压力；（5）测定天体的磁场；（6）确定天体的视向速度和自转；等等。

4．恒星是怎样运动的？它相对太阳有何特点？

答：每个恒星既有自转运动，又有空间运动。同样太阳也是既有自转也有空间运动。如果某一恒星的运动速度大小，方向正好与太阳一样，那么它相对太阳来说就好像是静止不动的，但相对地球上的观测者来说，则不是静止的。因为地球每年公转一周，每天自转一周。如果恒星的运动速度大小、方向与太阳不一样，那么这颗恒星对太阳有相对运动，这种相对运动称为恒星的空间运动，其运动的相对速度称为空间速度。恒星空间运动的方向是多种多样的，有的向东，有的向西，有的接近太阳，有的远离太阳。我们把恒星空间运动速度分成两个分量，一个沿视线方向，叫视向速度；一个和视线垂直，叫做切向速度。视向速度可以利用光谱线的多普勒位移测出，切向运动可由恒星相对于背景恒星的运动测出来，从切向运动可以测出恒星运动（即：恒星的自行）。

5．什么叫恒星的自行？

答：恒星的空间运动方向可分为视向和切向，后者分量切速度用时间移动的角度来表示，叫恒星自行。

6．恒星的化学组成和规律？

答：绝大多数恒星的化学组成以H最为丰富，按质量计算Ｈ占７８%，氦占２０%，其余的２%中，Ｏ、Ｃ、Ｎ这三种元素占一半多，剩下的不足１%较为丰富的是Fe、Ne、S e 、Me、S。

7. 恒星的多样性表现在哪里？

答：恒星的多样性表现在恒星的种类繁多。若依据恒星之间的相互关系可分为：单星、双星、三星、聚星、星团、星协等；若依据赫罗图上的恒星特点可分为：主序星、红巨星、超巨星、

白矮星等；要是依稳定程度又可分为：稳定恒星和不稳定恒星（如：变星、新星、超新星等）；若依特殊性质分为普通恒星和特殊恒星（如：致密星包括中子星、脉冲星、黑洞等）。

8．恒星的内部结构理论是什么？如何测出恒星的结构？

答：恒星的内部结构理论指恒星内部温度、密度、压力由中心至表面的分布情况；恒星内部输出的能量，维持温度梯度的物理机制；恒星的能量来源；恒星内部的化学组成和元素分布；恒星的演化和元素的合成。

我们只能观测恒星的外部，恒星的内部不能直接观测到，但内部情况可能通过辐射的信息被我们间接地求得。以太阳为例来说，在太阳中心部分，温度很高，所产生的辐射主要是波长很短的X辐射和γ辐射，这种辐射在从里向外转移的过程中经历了无数次的吸收和发射，到了表层，变成了波长长得多的辐射，也就是我们在地球上所接受的太阳辐射。通过天文观测，我们得到了恒星的光度、表面温度、质量、半径、磁场强度、自转情况等的资料后，运用物理规律和数学方法可以推算出恒星内部各种物理参量的分布情况。因为恒星内部结构主要由它的质量、化学成分、演化阶段（年龄）决定的。

9．恒星的能量是怎样产生？

答：太阳和恒星的主要能源是靠它们内部进行的热核反应。要使两个原子核发生反应，必须使它们靠近到一定距离范围内，才能发生核反应。原子核都是带正电的，要使它们接近，就必须克服静电斥力而作功，因此，为了使原子核反应能够发生，必须使原子核具有很高的速度，也就是说，必须要求恒星内部有很高的温度。在高温条件下，两个原子核以足够克服彼此间静电斥力的能量而互相碰撞，并在原子核的尺度上足够近，近得可以发生相互作用时就会发生核聚变。碰撞后粒子的总质量小于碰撞前的总质量，这种质量亏损表现为物质存在的另一种形式即能量的形式，包括碰撞后粒子的功能以及所发射的γ射线的能量。原子核的电荷数越高，粒子必须具有越高的能量才能发生反应。除上述情况外，恒星内部密度越高，热核反应率就会越大。以太阳为例，太阳内部的氢燃烧是以质子-质子反应链（称为P-P链）为主，碳氮氧循环（CNO）为辅。

10．恒星的演化经历哪些阶段？

答：①引力收缩阶段（包括快收缩阶段和慢收缩阶段）；②主序星阶段；③红巨星阶段；④恒星的脉动阶段。

11．恒星的晚期演化有何特点？结果如何？

答：恒星的晚期演化结局成为致密星（包括中子星、脉冲星、黑洞等）。到底是白矮星还是中子星或黑洞？这与恒星的质量有关。有人计算当恒星在核能消耗尽后，如果它的质量小于1.44倍太阳质量将成为白矮星；如果它的质量在1.44～2倍太阳质量之间会成为中子星；如果质量超过2M太阳质量会演化成黑洞。