赫羅圖上正常恆星的演化階段 特徵名稱(符號) 物理含義 註解 主星序(MS) 星核心氫燃燒 赫羅圖最主要序列 亞巨星支(SGB) 氫燃燒由核心過渡到殼層 球狀星團CM(色星等)圖上突出 紅巨星支(RGB) 氫在殼層燃燒 低質量星由氦閃終止 水平分支(HB) 星核心氦燃燒 光度有特徵;顏色對金屬敏感 紅團簇(RC) 由富金屬星形成的水平分支紅端 突出在銀盤的CM圖上 漸近巨星支(AGB) 氦在殼層燃燒 有明顯的質量損失,不規則變星 不穩定帶 He+電離區產生規則變星 RR Lyr、W Vir;造父變星位於此帶 白矮星序 冷卻的電子簡併星 呈藍色且暗弱
恆星演化
恆星演化有如下幾個階段。
原恆星
研究恆星結構和演化的第一步是恆星形成。存在著稠密、低溫的分子雲,雲內各種各樣的不穩定性聯合作用導致它分裂成塊,並使得它坍縮成原恆星。又冷又紅。這個階段非常短暫,是連線星際雲和年輕恆星的紐帶。巨分子雲內稠密核中已發現一批紅外源,它們是原恆星的候選者;射電觀測已發現100多個從原恆星或年輕恆星噴出的分子外向流。見恆星形成。
主序前恆星
一旦達到流體靜力學平衡,恆星的收縮就會減慢,一直持續到中心溫度升高到能觸發核反應。此時恆星完全處於對流狀態,沿著林忠四郎線演化下去。位於主序右邊的金牛座T型星與恆星的主序前演化階段相聯繫。它們的表觀十分複雜,這一階段到氫燃燒的主星序要延續幾百萬年。
主序星 位於赫羅圖主序帶上的恆星為主序星。凡內部核心區氫聚變為氦的恆星都落在赫羅圖的主序星上。這個階段,氫燃燒為發光提供了足夠的能量。主序星由引力和壓力兩種力所制約,恆星依據它的質量出現在主序列帶上的某個位置,然後緩慢變化,在主序列帶上度過主要的生命期。90%的恆星是主序星。恆星到達主序的時間稱為時間零點,構成“零齡主序”。“零齡主序”指的是在赫羅圖上描述滿足下列條件星的集合的那些點所構成的軌跡。這些條件是:都有完全相同或非常相近的化學組成,都處於流體靜力學和熱力學平衡,並且能量只來源於核燃燒。
主序後星
當恆星核心球內的氫全部燃燒為氦時,這個小氦核就向里收縮,同時在包圍著核球的殼層里的氫開始燃燒。核心的引力收縮使得它成為電子簡併狀態,恆星離開主序並以幾乎恆定的光度向著低溫度方向演化,這一階段對應著赫羅圖中的亞巨星支。
紅巨星和氦閃
當殼層的氫燃燒向外推移,氦核的質量越來越大,溫度也慢慢上升,最後達到氦燃燒的臨界溫度。此時氦開始爆炸式的劇烈燃燒(氦閃)。氦閃時氦核的質量大約是0.5M⊙。氦閃之後核心簡併解除,成為對流狀態,氦的燃燒也平緩下來,成為光度很大的紅巨星。
水平分支和核心氦燃燒
紅巨星最亮階段,恆星風引起質量損失帶走恆星表層的部分質量。恆星走向水平分支,核心氦繼續燃燒,此時光度比紅巨星支端點低得多,而溫度則比林忠四郎線上對應的溫度高。因為核心氦點火時氦核的質量與點火前幾乎相同,所以水平支的光度幾乎是一常數,核心氦燃燒所持續的時間也幾乎是一常數(幾億年)。
漸進巨星支
氦燃盡時碳–氧核又開始收縮,核心處於強電子簡併狀態,此情況下為使碳點火核的質量必須達到1.4M⊙。恆星之所以能繼續演化,因為是殼層氫、氦的燃燒使恆星膨脹再一次到達林忠四郎線並沿其演化,這時恆星的光度不斷增大且由星風引起質量損失。該階段為漸進巨星支,持續的時間僅為幾百萬年。
恆星的晚期歸宿按質量大小分別成為白矮星、中子星和黑洞。
特點恆星
具有特點的恆星種類繁多,新版《天體物理量》(2000)列出15大類。
變星
全部變星都收入變星總表,約26 576顆。除5 074顆食變星外,內因變星又分4大類。①脈動變星(周期、多周期、準周期或無周期)。包括經典造父變星(符號為DCEP, 638顆)、室女W型星(CW, 172)、天琴RR型星(RR, 6180)、仙王β型星(BCEP, 89)、盾牌δ型星(DSCT, 100)、半規則變星(SR, 3377)、不規則變星(也稱長周期變星,LPV, 5827)、Mira星(M, 5827)。前5種統稱為造父變星和類造父變星;而CW和RR是星族Ⅱ,它們的特徵是以周期為基本模式。②旋轉變星。包括橢球變星(ELL, 45)、獵犬α2型星(ACV, 163)、天龍SX型星(BY, 34)、獵犬RS型星(RS, 67)。③爆發變星。包括獵戶變星〔其中有金牛T型星和御父RW型星(IN, 898)〕、仙后γ變星(GCAS, 108)、鯨魚UV型星(UV, 746)等。④災變星。包括新星(N, 61)、類新星變星(NL, 30)、再發新星(NR, 8)、矮新星或雙子U(UG, 182)、仙女Z型的共生變星(ZAND, 46)。
白矮星變星
包括DAV、DBV和DOV。
長周期變星
又稱為Mira星,光極大時有Mv≈0.004 0P(天)−2.6,〈Mbol〉=−2.34lgP+1.3。
其他變星
有金牛RV型星、北冕R型星、武仙UU型星。
金牛T型星
包含太陽型主序前星,具有類似太陽星雲的拱形盤,質量為0.3~3M⊙,半徑和光度分別為1~5R⊙和06~86L⊙的範圍內。觀測表明,金牛T型星總是與亮的或暗的星雲在一起。
耀星
亮度突變的耀發星,1959年國際天文學聯合會定名為耀星,規定亮度增加率必須達到每分鐘0.3星等以上。
沃爾夫–拉葉星
1867年法國天文學家C.J.E.沃爾夫和G.A.拉葉發現天鵝座中3顆8等星的光譜中有許多很寬的發射線,這類星稱為沃爾夫–拉葉星,符號為WR。銀河系和鄰近星系已發現約1 000顆,有效溫度為5×104~105K。WR星分成兩個系列:氮序和碳序,分別記為WN和WC。WR星的絕對星等Mv平均為−5,但彌散很大。
強藍光變星
名詞出現於1984年。為光度特大的不穩定熱超巨星,經歷了不規則爆發,質量大到M>40M⊙。這類星位於赫羅圖的左邊頂端,處於特大質量星在演化過程中的不穩定階段,估計持續104~105年。天鵝P、船底η和劍魚S是最著名的這類恆星。
B型發射線星
光譜中出現發射線的B型星。1922年國際天文學會正式命名,符號為Be。Be星的光譜中,通常出現Hα發射線,這類星約占B型星的20%,其中以B3型的比率最大。
富碳星 由特殊豐度構成的星。它大氣中所含的豐富的碳是演化過程中由內部挖掘所提供或者與伴星物質交流的相互作用造成。AGB星中的碳星由s過程形成。
鋇星、CH星
鋇星光譜中顯示BaⅡ的波長為455.4納米、SrⅡ的波長為407.7納米和421.5納米吸收線及CH吸收帶。物質的豐度由於與演化伴星產生物質交流所致。
藍離散星
球狀星團和各種年齡的疏散星團中,位於星團赫羅圖的主序“折向點”藍邊,比它周圍同樣光度的恆星更熱和更亮的恆星。它們好像是離開了恆星演化位置的“妙齡”恆星,亦是研究歷史最短的恆星。見藍離散星。
A型特殊星和磁星
光譜型B8–F0的恆星中,某些元素的吸收線特彆強,這些星多數是A型星故稱符號為Ap。Ap星有很強且變化的磁場。Ap星按照某種元素的異常豐度,又分為錳星、矽星和銪–鉻–鍶星。
雙星和多重星 見雙星。
脈衝星
2004年已發現1500多顆。見脈衝星。