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第58章 心宿二(第3页)

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如果把心宿二放在太阳系的中心,它的表面会覆盖水星、金星、地球和火星的轨道——火星的公转半径约15x108公里,刚好在心宿二的“表面”

之外。

这么大的尺寸,是怎么测出来的?答案是干涉仪。

1920年,美国天文学家阿尔伯特·迈克耳孙(alberticheln)和弗朗西斯·皮斯(francispease)利用威尔逊山天文台的100英寸望远镜,首次测量了心宿二的角直径——约004角秒(相当于从1公里外看一枚硬币的大小)。

结合它与地球的距离(约550光年),用三角公式算出实际直径:d=2tisrtistan(theta2)其中,r是距离(约52x1015公里),theta是角直径(004角秒=19x10-8弧度),最终得到直径约7x108公里。

后来,欧洲南方天文台的甚大望远镜干涉仪(vlti)用更精确的方法(比如观测心宿二表面的对流元),将直径修正为约69x108公里——依然比火星轨道稍小,但足以容纳整个内太阳系。

2亮度:比太阳亮10万倍,却是“虚胖”

心宿二的视星等约10(视星等越小,看起来越亮),在夜空中排名第16位。

但它的绝对星等是-55——绝对星等是将恒星放在10秒差距(约326光年)处的亮度,因此心宿二的实际亮度是太阳的10万倍(太阳的绝对星等是483)。

为什么它这么亮?因为它是一颗红超巨星——恒星演化到晚期的阶段,外壳急剧膨胀,表面积增大,虽然表面温度降低(约3500k,太阳是5778k),但总辐射能量(亮度)却大幅增加。

简单来说,心宿二就像一个“烧红的”

:体积很大,但温度不高,亮度来自巨大的表面积。

3温度与颜色:猩红的秘密心宿二的颜色是标志性的猩红色,这源于它的表面温度——约3500k。

恒星的颜色与温度直接相关:温度越高,颜色越蓝(比如参宿七,k,蓝色);温度越低,颜色越红(比如比邻星,3000k,红色)。

为什么心宿二的温度这么低?因为它已经耗尽了核心的氢燃料。

主序星阶段的恒星(比如太阳)通过核心的氢核聚变产生能量,维持平衡;当氢耗尽后,核心开始收缩,温度升高,点燃氦核聚变,同时外壳因核心的辐射压力而膨胀——膨胀导致外壳冷却,温度下降,颜色变红。

心宿二正处于这个阶段:核心在燃烧氦,外壳已经膨胀到太阳的700倍,温度降到3500k,呈现出浓烈的红色。

4质量:“丢失”

的恒星——初始质量与现在的差异心宿二的当前质量约为9-12倍太阳质量,但天文学家推测,它的初始质量应该是15-20倍太阳质量。

为什么会有这么大的差异?因为质量损失——红超巨星的外层大气非常不稳定,会以高速恒星风的形式吹走大量物质。

心宿二的恒星风速度约为15公里秒(比太阳的恒星风快3倍),每年损失的质量约为10-6倍太阳质量(即每10万年损失一个太阳质量)。

这种质量损失会持续几十万年,直到核心的氦燃料耗尽,进入更晚期的演化阶段(比如沃尔夫-拉叶星,或直接爆炸成超新星)。

三、恒星演化的“活化石”

:从主序星到红超巨星的蜕变心宿二的故事,本质上是一颗大质量恒星的“中年危机”

要理解它的现状,我们必须回溯它的“前世今生”

1诞生:星云中的“种子”

约2000万年前,心宿二诞生于天蝎-半人马星协(srpi-centaurasciation)——这是一个距离地球约400光年的年轻恒星群,包含数千颗大质量恒星。

它的“种子”

是一团密度较高的分子云,主要由氢(70)、氦(28)和少量重元素(2)组成。

当这团分子云因引力坍缩时,中心温度升高到1000万k,触发氢核聚变——心宿二成为一颗主序星,质量约15倍太阳质量,亮度约太阳的10万倍(当时的它比现在亮,但体积比现在小)。

2中年:核心氢耗尽,开始膨胀,!

主序星阶段的寿命取决于质量:质量越大,寿命越短。

太阳的主序寿命约100亿年,而心宿二的主序寿命只有约2000万年。

约1800万年前,心宿二的核心氢燃料耗尽,核心开始收缩,温度升高到1亿k,点燃氦核聚变(将氦变成碳和氧)。

核心的收缩释放出巨大的能量,推动外壳急剧膨胀——心宿二的体积开始快速增长,表面温度下降,颜色从白色变为红色。

此时的它,已经从“蓝白色主序星”

变成“红超巨星”

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