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恒星的本来面目

时间:2022-02-10 理论教育 版权反馈
【摘要】:人类的求知欲望是永无止境的,对恒星的探测当然不会停留在表面温度上。人们总希望搞清楚它们的结构、组成,以了解其真面目。据此,人们可以从恒星光谱中出现有哪些波长的谱线,确定该恒星上含有什么元素,而从谱线的强弱、粗细、有无位移等,则可得到有关恒星的各种物理参数和各种元素的含量比例。还有些天文学家把恒星光谱看作是恒星的“指纹”,凭着这种特殊的“指纹”,就可识别恒星的种类和归属。

人类的求知欲望是永无止境的,对恒星的探测当然不会停留在表面温度上。人们总希望搞清楚它们的结构、组成,以了解其真面目。但恒星是那么遥远,连光也要走上千百年,因而不少人认为要了解恒星比登天还难。直到1860年,法国天文学家弗拉马利翁(他天文普及的名声更大)消极地以为,连行星世界上的温度数据也是人们“永远不可能得到的”。对于比行星更远千百万倍的恒星,则更难以了解它们的奥秘了,因为人类永远不可能逾越如此遥远的距离。

是这样吗?不!依靠科学,依靠人类前赴后继的不断探索,天文学家终于用“照相术”和“分光术”逐步揭开了恒星的奥秘。1857年,天文学家利用刚问世不久的照相技术,第一次拍到了一些恒星的照片,使人们开始可以从容地进行客观的比较和研究。更早的,还有人发现分解的太阳光带(称光谱)中有众多强弱不一的暗线(称夫琅和费谱线)。1859年,德国物理学家基尔霍夫通过长期研究,终于弄清了光谱的秘密,发表了著名的基尔霍夫定律。

基尔霍夫定律的主要内容是:每一种元素都可以吸收它能够发射的谱线,每一种元素都会产生独特波长的谱线。据此,人们可以从恒星光谱中出现有哪些波长的谱线,确定该恒星上含有什么元素,而从谱线的强弱、粗细、有无位移等,则可得到有关恒星的各种物理参数和各种元素的含量比例。还有些天文学家把恒星光谱看作是恒星的“指纹”,凭着这种特殊的“指纹”,就可识别恒星的种类和归属。这样一来,人们就能解释光谱这本“无字天书”了。

为了探索恒星的奥秘,19世纪80年代开始,美国哈佛大学天文台在天文学家皮克林的领导下,用一架口径为28厘米的折射望远镜做了大量的工作。他们在不同天区拍摄了大约20万颗恒星的光谱照片,证实了绝大多数恒星的化学组成并无大的区别:主要是氢和氦,两者含量在95%以上。

在大量资料的基础上,哈佛大学天文台对恒星资料进行了深入的研究,并且创造了著名的“哈佛分类法”。哈佛分类法把恒星光谱分为十大类别: O、B、A、F、G、K、M、R、N、S,正因为恒星光谱可以给人提供有关天体的诸多信息,所以天文家的主要任务之一就是研究这种独特的“指纹”。为了仔细比较,又把每一谱型细分为10个次型,以0、1、2……9表示,如B3,A7,GZ,F0……实际上O9与B0间的差别也很小。用这种分类方法,可以把恒星像动、植物那样进行分类研究,至今仍有重要的意义。

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