很簡(jiǎn)單看顏色就行,在宇宙中顏色就等于溫度計(jì)??匆活w恒星的顏色就知道它的溫度,看亮度就知道它能“活”多久,看大小就能知道它經(jīng)歷過(guò)什么。發(fā)藍(lán)光的恒星表面溫度高達(dá)50000℃,壽命簡(jiǎn)直是曇花一現(xiàn)。紅矮星表面溫度僅為2500℃左右,壽命卻能達(dá)到1000億年。
圖1就能很直觀的看出來(lái)恒星的溫度正在隨著顏色的變化而變化。恒星表面顏色取決于表面溫度,溫度越低,顏色越偏紅,溫度越高,顏色越偏藍(lán)。恒星表面顏色主要有紅、黃、白、藍(lán)4種顏色,比如我們熟悉的太陽(yáng)表面顏色是黃色,是溫度中等偏低的恒星。
物體越熱,其發(fā)出的光的峰值波長(zhǎng)就越短,比如紅色對(duì)應(yīng)的溫度為3000℃左右,黃色對(duì)應(yīng)的6000℃左右,白色對(duì)應(yīng)1萬(wàn)℃左右,藍(lán)色為2萬(wàn)℃左右。還有黃白、藍(lán)白、和紫藍(lán)等顏色,對(duì)應(yīng)的溫度也不同。
夜空中我們熟知的天狼星就是發(fā)白光,表面溫度為11000℃;織女星也是發(fā)白光,表面溫度為8900℃。天津四表面溫度10000℃也是發(fā)白光。參宿七發(fā)藍(lán)白光,表面溫度為12000℃;軒轅十四表面溫度為12000℃,同樣發(fā)呈藍(lán)白光;角宿一發(fā)藍(lán)光,因?yàn)楸砻鏈囟葹?0000℃。
有點(diǎn)像鐵匠打鐵的過(guò)程,剛開始用煤炭燒鐵塊是黑色的,后期隨著溫度的升高,顏色也會(huì)變成紅色、黃色,最后變成亮白色,此時(shí)溫度也達(dá)到了頂峰。而下面的炭火顏色也在變化,也是從開始的黃色到白色,再到最后的藍(lán)色,也就是俗稱的“爐火純青”。
恒星光譜就相當(dāng)于人類的指紋,全球沒(méi)有2個(gè)人的指紋是相同的,全宇宙也沒(méi)有兩顆恒星的光譜是一樣的,所以光譜就是恒星的“指紋”。恒星就是一顆燃燒的大火球,每顆恒星誕生的環(huán)境、物質(zhì)、質(zhì)量等完全不同,所以它們都有自己的“指紋”。
質(zhì)量越大的恒星,光度越高,表面溫度也越高,但是壽命也越短,所以反過(guò)來(lái)通過(guò)恒星的亮度,也能算出它的質(zhì)量。恒星光譜主要分為O、B、A、F、G、K、M類型,每型光譜又分為10個(gè)次型,用0-9表示。比如目前觀測(cè)的最熱的恒星為O5,最暗的為M5。
我們的太陽(yáng)屬于G型光譜,一般0.8-1.2倍太陽(yáng)質(zhì)量的恒星都會(huì)有這個(gè)型號(hào)的光譜,會(huì)發(fā)出黃光,也叫黃矮星,表面溫度在5000-6000K之間,銀河系中黃矮星大概占比7.8%。
宇宙中95%以上的恒星都沒(méi)有太陽(yáng)質(zhì)量大,意味著95%以上的恒星在赫羅圖中處于太陽(yáng)的亮度之下,可見我們的太陽(yáng)還是很多有存在感的。宇宙眾多恒星中,紅矮星占了大約75%左右。紅矮星就是指表面溫度低、顏色偏紅的矮星。它們的質(zhì)量還不到太陽(yáng)的50%,表面溫度僅為2500-5000K。
雖然紅矮星又小有暗又不熱,釋出的光也比太陽(yáng)弱得多,有時(shí)更可低于太陽(yáng)光度的萬(wàn)分之一。但是紅矮星被稱為“生命的搖籃”。紅矮星更適合孕育生命,因?yàn)樵诩t矮星的內(nèi)核核聚變很緩慢,所以它們很溫和壽命也非常長(zhǎng),壽命長(zhǎng)達(dá)數(shù)百億年,甚至上千億年,這對(duì)周邊行星上的生命演化來(lái)說(shuō)是極為有利的。
恒星壽命和質(zhì)量成反比的,質(zhì)量越大的恒星,內(nèi)部溫度和壓力越大,內(nèi)部的核聚變反應(yīng)越激烈,所以消耗的氫燃料就越多,燃燒得速度就越快,燃料消耗完后也就壽終正寢了。反之紅矮星質(zhì)量非常小,核聚變反應(yīng)很溫和,就有長(zhǎng)達(dá)上千億年的超長(zhǎng)壽命。
藍(lán)超巨星就像人類中的一些“英雄人物”,英雄人物雖然壽命很短,但是一生卻波瀾壯闊,藍(lán)超巨星光譜型為O或B型,表面溫度為10000-50000°C,質(zhì)量也在太陽(yáng)的10倍以上??梢哉f(shuō)是又大、又熱、又重,但是壽命極短,一般只有幾千萬(wàn)年甚至幾百萬(wàn)年。
藍(lán)超巨星被稱為宇宙中的“燈塔”,因?yàn)樗鼈冊(cè)谝箍罩芯拖駸羲敲葱涯?,比如獵戶座的參宿七就是一顆這樣的恒星,它在全天最亮的20顆恒星中排行第7名,距離我們約863光年,表面溫度1.13萬(wàn)攝氏度,光度為太陽(yáng)的12萬(wàn)倍,晚上我們一抬頭就能輕松看到它。
恒星幾乎所有的壽命集中在“主星序”的階段,這個(gè)階段恒星內(nèi)部在進(jìn)行氫的核聚變,燃燒時(shí)產(chǎn)生的能量則用來(lái)平衡引力的作用,這樣張力和引力達(dá)到一個(gè)完美平衡階段。當(dāng)恒星內(nèi)部的氫元素?zé)艉芏嗟臅r(shí)候,恒星結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生變化,溫度也會(huì)發(fā)生變化,顏色也會(huì)隨之變化。
就像我們的太陽(yáng)到了晚年會(huì)變成一顆紅巨星,也就是經(jīng)過(guò)50億年后,太陽(yáng)就會(huì)就會(huì)走到生命周期中的一個(gè)不穩(wěn)定的階段,體積會(huì)膨脹100多倍,黃光就會(huì)變成紅色的光,地球也會(huì)被慢慢吞噬。