超巨星

恒星

超巨星(supergiant):恒星名,位于赫罗图的最顶端,它们是光度最强的恒星之一。它们的绝对星等亮于-2等。肉眼所见的最亮的蓝(热)超巨星是参宿七天津四,最亮的红(冷)超巨星是参宿四心宿二

相关信息
超巨星是质量最大的恒星,在赫罗图上占据着图的顶端,在约克光谱分类中属于Ia(非常亮的超巨星)或Ib(不很亮的超巨星),但最明亮的超巨星有时会被分类为0。超巨星的质量是太阳的5至150倍,亮度则为太阳光度的2,000至数百万倍,它们的半径变化也很大,通常是太阳半径的20至500倍,甚至超过1000倍太阳半径。斯特凡-波兹曼定律显示红超巨星的表面,单位面积辐射的能量较低,因此相对于蓝超巨星的温度是较冷的,因此有相同亮度的红超巨星会比蓝超巨星更巨大。因为它们的质量是如此的巨大,因此寿命只有短暂的一千万至五千万年,所以只存在于年轻的宇宙结构中,像是疏散星团、螺旋星系的漩涡臂,和不规则星系。它们在螺旋星系的核球中很罕见,也未曾在椭圆星系或球状星团中被观测到,因为这些天体都是由老年的恒星组成的。
超巨星的光谱占据了所有的类型,从蓝超巨星早期型的O型光谱,到红超巨星晚期型的M型都有。参宿七,在猎户座中最亮的恒星,是颗蓝白色的超巨星,参宿四和天蝎座的心宿二则是红超巨星。超巨星模型的塑造依然是研究领域中活跃且有困难之处的区块,例如恒星质量流失的问题就仍待解决。新的趋势与研究方法则不只是要塑造一颗恒星的模型,而是要塑造整个星团的模型,并且借以比较超巨星在其中的分布与变化,例如,像在星系麦哲伦云中的分布状态。
宇宙中的第一颗恒星,被认为是比存在于宇宙中的恒星都要明亮与巨大的。这些恒星被认为是第三星族,它们的存在是解释在类星体的观测中,只有氢和氦这两种元素的谱线所必须的。大部分第二型超新星的前身被认为是红超巨星,然而,超新星1987A的前身却是蓝超巨星。不过,在强大的恒星风将外面数层的气体壳吹散前他可能是一颗红超巨星。所知最大的几颗恒星,依据体积的大小排序如下:盾牌座UY天鹅座NML仙王座RWWOH G64仙后座PZ维斯特卢1-26人马座VX大犬座VY(the Garnet Star)。以上排名与亮度和重量无关。
特点
超巨星的光度很大,说明其表面积显然比光谱型相同的非超巨星大。例如红超巨星盾牌座UY,其半径大约为太阳半径的1708±192倍,绝对星等为-7以下,约比太阳亮5万倍,总辐射能量则高达太阳的34万倍。而蓝超巨星天津四的绝对星等为-8.37,约比太阳亮230000倍。已测到一些蓝超巨星,黄超巨星和红超巨星的射电辐射,这对于研究其大气结构和活动,星周物质,星风和质量损失等问题十分重要。
高能天文台2号卫星已测得猎户座ε,κ 等星的X射线,这和它们的星冕星风等有关。超巨星明显地集中在银道面旋臂附近。它们的动力学特性与银河系中的气体物质相似。60%的超巨星属于O,B星协或银河星团。超巨星的年龄和演化问题是十分重要的研究课题,争论较多。
半径
超巨星相对太阳来说均是巨大的恒星,但是超巨星之间的半径也有着显著的差异。最热、最亮的O型超巨星反而是最小的,它们一般是太阳的15到30倍大。而最冷的M型红超巨星通常在太阳的500倍以上,例如盾牌座UY这颗红超巨星的直径就有太阳的1708倍之大。
质量、光度
传统超巨星均为大质量的恒星,它们至少具有太阳的5倍质量。一些O型的超巨星的质量可达太阳的30倍以上。例如猎户座中的参宿二,其质量至少是太阳的40倍。由于质量巨大,超巨星的光度也都很大,即使是最暗的黄超巨星也有太阳的1000倍以上的热光度。O型超巨星是最热、最亮的超巨星,一颗大质量的O型超巨星的光度可以超过太阳的百万倍。
超巨星的光度变化
超巨星是不稳定的恒星,大部分的超巨星都具有光变。
蓝超巨星中有相当一部分属于天鹅座α型变星,蓝特超巨星则大多属于LBV―亮蓝变星(又称高光度蓝变星)
黄超巨星中具有为数众多的造父变星,以及SRd型的半规则变星。其中SRd型变星包含了最亮的黄超巨星和特超巨星,是恒星中的巨兽。
红超巨星几乎都是变星,它们一般属于SRc和Lc型,前者具有多重周期,后者则是没有固定变光周期的爆发式变光。
分类
超巨星分为蓝超巨星(O型到A型)、黄超巨星(F型到K型早期)、红超巨星(K型晚期到M型)
超巨星的温度范围非常广泛,最热的蓝超巨星例如船底座大星云中的WR25,表面温度达到近50000K之高,最冷的M型超巨星大部分位于3500K附近。已知最冷的超巨星是人马座VX,该星表面温度平均仅有2900K。
超巨星按亮度分类可以分为Ia(明亮的超巨星,例如天津四),Iab(中等亮度的超巨星,例如天津一),Ib(较暗弱的超巨星,例如危宿三)。此外还有一些恒星介于超巨星和亮巨星之间,形成一个过渡带(这类恒星大部多分是周期较短的经典造父变星,例如北极星造父一)。
Ia0则是特超巨星
特殊的超巨星
除了传统意义上年轻而质量巨大的典型超巨星,有一些中小质量恒星在演化末期也会具有某些超巨星的性质,因此而获得超巨星的光谱分类。但本质上它们与典型的超巨星是完全不同的两类恒星。例如金牛座RV型变星常常被归类为黄到橙色的亮超巨星,但实际上它们的亮度比起Ia型的黄超巨星要小得多(F8Ia型的弧矢一拥有太阳8万多倍的亮度,而金牛座RV型变星大部分亮度不超过太阳的1万倍),质量更是只有太阳的60%。这些恒星仅仅是因为演化到了末期,表面重力极低而产生类似于超巨星的光谱。实际上它们过去只是和太阳相仿的普通恒星。
其他类似的伪超巨星还有处女座W型变星,部分极度膨胀的长周期变星望远镜座PV型变星以及北冕座R型变星。他们的共同特征为质量低下,年龄高达数十亿年甚至上百亿年,是即将演化为白矮星的晚期恒星。
矮星
(Dwarf star):像太阳一样的小主序星,如果是白矮星,就是像太阳一样的一颗恒星的遗骸。褐矮星没有足够的物质进行熔化反应。原指本身光度较弱的星,现专指恒星光谱分类中光度级为V的星,即等同于主序星。光谱型为O、B、A的矮星称为蓝矮星(如织女一、天狼),光谱型为F、G的矮星称为黄矮星(如太阳),光谱型为K及更晚的矮星称为红矮星(如南门二乙星)。但白矮星、亚矮星、“黑矮星”则另有所指,并非矮星。物质处在简并态的一类弱光度恒星“简并矮星”也不属矮星之列。
黑矮星”则是理论上估计存在的天体,指质量大致为一个太阳质量或更小的恒星最终演化而成的天体,它处于冷简并态,不再发出辐射能;也有人专指质量不够大(小于约0.08太阳质量)、已没有核反应能源的星体
巨星
是在天文中指光度比一般恒星(主序星)大而比超巨星小的恒星
超巨星是质量最大的恒星,在赫罗图上占据着图的顶端,在约克光谱分类中属于Ia(非常亮的超巨星)或Ib(不很亮的超巨星),但最明亮的超巨星有时会被分类为Ia0。超巨星的质量是太阳的8至30倍,亮度为太阳光度的10,000至数百万倍,半径变化也很大,通常是太阳半径的20至500倍,甚至超过1000倍太阳半径。
斯特凡-波兹曼定律显示红超巨星的表面,单位面积辐射的能量较低,因此相对于蓝超巨星的温度是较冷的,因此有相同亮度的红超巨星会比蓝超巨星更巨大。因为它们的质量是如此的巨大,因此寿命只有短暂的一千万至五千万年,所以只存在于年轻的宇宙结构中,像是疏散星团螺旋星系的漩涡臂,和不规则星系
在螺旋星系的核球中很罕见,也未曾在椭圆星系或球状星团中被观测到,因为这些天体都是由老年的恒星组成的。超巨星的光谱占据了所有的类型,从蓝超巨星早期型的O型光谱,到红超巨星晚期型的M型都有。参宿七,在猎户座中最亮的恒星,是颗蓝白色的超巨星,参宿四和天蝎座的心宿二则是红超巨星。
超巨星模型的塑造依然是研究领域中活跃且有困难之处的区块,例如恒星质量流失的问题就仍待解决。新的趋势与研究方法则不只是要塑造一颗恒星的模型,而是要塑造整个星团的模型,并且藉以比较超巨星在其中的分布变化,例如,像在星系麦哲伦星云中的分布状态。宇宙中的第一颗恒星,被认为是比存在於如今的宇宙中的恒星都要明亮与巨大的。这些恒星被认为是第三星族,它们的存在是解释在类星体的观测中,只有氢和氦这两种元素的谱线所必须的。
大部分第二型超新星的前身被认为是红超巨星,然而,超新星1987A的前身却是蓝超巨星。不过,可能在强大的恒星风将外面数层的气体壳吹散前他是一颗红超巨星。 再找找
当然是中子星的密度大,公式是ρ(密度)=M(质量)/V(体积)。中子星的密度是10亿吨/每立方厘米,白矮星100万吨 /每立方厘米,超巨星小于一克/每立方厘米,金属锇22克/每立方厘米。
红色的超巨星
2022年,坎塔布里亚大学的乔·迭戈团队发现了一颗红色的超巨星,这是一种在我们的宇宙之外从未见过的恒星,韦布空间望远镜可以借助其红外传感器将其识别出来。
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