恒星演化的赫罗图

吉林农业大学

姓名：张好好

专业：应用化学

年级：2011级

班级：5班

学号：2011213

院系：资源与环境学院

恒星演化的赫罗图

1恒星的诞生

1.1 恒星的起源

对于恒星的诞生问题，有很多说法，但比较符合客观现实并逐步被证实的是弥漫说。这种学说认为，恒星是由星际弥漫物质组成的。

进入20世纪后，通过恒星光谱的观测和分析，知道了容纳恒星的广阔空间并非完全真空,而是存在着各种宇宙气体与尘埃。实际上，在恒星形成之前，整个宇宙空间就充满了这种宇宙气体尘埃，那么这些物质粒子是怎样形成的呢？大约180亿年前，发生了一次可怕的宇宙大爆炸，在大爆炸后的头10-36S内，温度高达1029K，而宇宙空间相对于现在小得多，巨大的能量聚集在如此小的空间内，就开始产生物质粒子和反物质粒子(夸克和反夸克、电子和反电子)，但具有不对称性，物质粒子稍多于反物质粒子，在后续的正、反粒子互相湮灭的大厮杀中，剩余的物质粒子形成了宇宙气体和尘埃，弥漫在整个宇宙中。组成这种弥漫物质的粒子处于不停地运动中，并且空间分布不均匀，因此，各部分湍流速度不同，受到的万有引力也不同，各部分在引力作用下不断收缩，密度不断增大。密度大的地方成为吸引中心，也就是收缩中心，而且吸引的物质越来越多，从而形成星际介质云，为恒星的形成提供了物质准备。康德在《宇宙发展史论》中说过“天体在吸引最强的地方开始形成”。可见，星际气体尘埃复合体(星际介质云即分子云)和恒星的诞生有着密切联系。它是恒星的母体，而万有引力是恒星诞生的原动力。

1.2 原恒星的演化

星际介质云因引力而坍塌。坍塌过程尚未达到热动平衡。就是说体积收缩使介质云温度升高，高温产生的向外压力与引力收缩产生的向内压力未达平衡。我们把这时的介质云收缩体叫原恒星。它是正常恒星出现前的必经状态。在原恒星阶段，不同质量的星体演化情况有很大不同。在中心区域物质的收缩速率高于边缘区域物质的收缩速率，因而内、外层物质有分离开来的趋势。越往中心密度越大，在中心区域由于引力而坠落下来的携带动能的粒子在相互碰撞时转化成了热能。中心区域因温度升高，便开始辐射出红外线，当向外的辐射压力与向内的引力大小相等，基本平衡时，内部坍塌趋势暂时被阻止，在中心部分形成了一个达到流体静力学平衡态的核，而它的外层区域正向内坍缩，仍然不断地有大量物质由于引力而坠落在星体的表面，使核外表面压强不断增大，星体又开始收缩，内部温度升高。当升到一定程度后,在它的核中心处发生点火，氢核聚变反应开始，大量的电磁波辐射出来。这时就进入了一个阶段即主序星阶段。一颗真正的恒星从此诞生。

2赫罗图的建立

早在20世纪初，1911年～1913年，丹麦天文学家赫茨普龙和美国天文学家罗素，这两位天文学家各自独立地做了同样的一件工作。他们以恒星的光度为纵坐标，以温度或光谱型为横坐标，对大量的恒星做了统计。从他们所得出的统计结果中，得到了非常重要的新发现，即发现了恒星演化的规律。他们所做的统计图后被命名为赫罗图。赫罗图是天文学家最有用的关系图之一，成为恒星天文学最重要的基础。

赫罗图揭示了恒星演化的重要规律，可以说是天文学的一项伟大发现。从星云形成的原始恒星，到主序星，再发展到不稳定的红巨星、变星，一直到核燃料殆尽后演变为致密星,

所经历的这一漫长的演化过程在赫罗图上一目了然。3恒星演化的赫罗图

从赫罗图上可以看出，恒星主要集中在四个区域。第一个区域为主星序区：银河系中90％以上的恒星都分布在从左上到右下的这一条带子上。这个带上的恒星，有效温度愈高的，光度就愈大。这些星被称为主序星，又称矮星。我们熟悉的太阳、牛郎、织女等都是主序星。第二个区域在主星序右上方：这些恒星的温度和某些主序星的一样，但光度却高得多，因此称之为巨星或超巨星。象北极星（小熊座α）、大角（牧夫座α）属于巨星，心宿二（天蝎座α）则为著名的超巨星。第三个区域在主星序左下方：是一些温度高而光度低白矮星，以及其它低光度恒星，如宁静新星和行星状星云的核（已经公认为白矮星）。天狼B（即天狼星的伴星）就是最亮的白矮星。第四个区域位于赫罗图上一个很右的位置：温度非常冰冷的星际云在最右边，当星际云收缩，它会变得越来越热，在赫罗图上的位置亦会向左移动。由星际云形成的原恒星也在赫罗图的右边。赫罗图是由恒星的光学观测数据构成的，因此中子星和黑洞不能在赫罗图上显现。在赫茨普龙和罗素最初给出的赫罗图中，没有第三和第四个区域，因为那时还没有发现白矮星，也没有讨论恒星的形成。

赫罗图在恒星演化的研究当中十分重要。由于恒星内部能源的不断消耗，恒星要发生演变，光度和温度都要发生变化，这导致在赫罗图上的位置发生变化。天文学家根据赫罗图描绘了恒星从诞生、成长到衰亡的演化路径，并从理论上给出恒星从诞生到主序星、红巨星、变星、新星（超新星）、致密星（白矮星或中子星或黑洞）的演化机制和模型。这是人类认识恒星世界奥秘的一个重大突破。