一幅图看尽恒星一生！天文史上一个很重要的发现：赫罗图

Ronan62054

在天文学中有这么一幅图，赫罗图。

虽然这是一副简单的二维图，但它却详细地描述了恒星的一生，从出生到死亡。
赫罗图的创建

在肉眼的观看下，我们看到的恒星只是一个点光源，唯一的区别就是，明暗之分。
公元前2世纪，希腊的天文学家，喜帕恰斯根据恒星的亮度，将其分成了6种类型，也就是6个星等，数字越大，表明越暗，虽然这是对恒星的一个简单研究，但它却打开了我们探索恒星的第一步。
分类统计！

喜帕恰斯

文明的发展，让我们有了望远镜，借助望远镜的观测，我们看到恒星除过亮度，还存在不同的颜色，以及大小。

不同颜色和大小的恒星

基于这些不同，天文学家再一次对恒星进行了分类。
19世纪，哈弗大学的研究人员基于恒星的光谱特征，对恒星进行了一个分类。
光谱是对恒星光的一种色散处理，色散之后的光，我们可以看到各种明暗相间的条纹。

恒星光谱上的条纹

这些条纹我们称之为夫郎禾费线，夫郎禾费线形成的原因是因元素对光的吸收，每种元素都会吸收特定波长的光。

元素吸收和发射线

这是1860年基尔霍夫和本生对元素光谱的研究而得到的伟大发现。

基于这个发现，光谱便成为了我们人类探索宇宙最为重要的一个武器，它可以让无法走出太阳系的我们，了解到遥远恒星的元素组成。
所以在，19世纪时，哈弗大学的研究人员就利用了光谱，对恒星进行了一个分类，在经过多次的尝试之后，他们最后依据氢谱线的特征，将恒星分为了七个种类，也就是现在我们所说的OBAFGKM这七种恒星，这种分类方法我们则称其为哈弗分类法。

依据氢谱线的光谱分类

按这个分类，太阳是属于G型恒星。
那么到了这里，天文学家则想到了一个问题，结合恒星的亮度与颜色来进行分类，我们会不会发现什么。
前面我们提到的星等，是为视星等，也就是我们看到的亮度，这个亮度取决于恒星本身的光度和距离的长短，所以要将亮度与颜色结合，我们则需要恒星真实的亮度和颜色来进行分类。
对于恒星的真实亮度，天文学家用绝对星等来表示。
1911年至1913年，赫兹普龙和罗素分别独立地完成了绝对星等与光谱的关系图。

赫兹普龙

罗素

所以为了纪念他们两位，我们将这样的关系图，则称为赫罗图。
虽然这样的图是他们各自研究，但其结果都指向了一个惊人的事实，依据绝对星等和光谱对恒星的分类，恒星不再是杂乱无章的分布，它们基本分布在三个区域之内，而其中，大部分恒星都是集中在从左上到右下这么一条直线当中。

赫罗图

这样奇怪的分布，似乎暗含了恒星的某种规则，所以解开这幅图，我们或许就可了解恒星的秘密。
而事实上，也正是这样。
赫罗图的秘密

赫兹普龙和罗素是随机抽取太空中的恒星来绘制赫罗图，里面包含着不同年龄的恒星，所以这些恒星聚集在一起，有着关于恒星演化的信息。
赫罗图的横坐标是恒星的光谱，我们可以看到OBAFGKM的哈弗分类法，纵坐标则是恒星的绝对星等。
恒星的光谱最直观的就是恒星的颜色，而恒星，天文学家视为一种理想的黑体，所以它的颜色取决于温度。
那么这个横坐标也可看做是温度的坐标。
恒星的绝对星等，可显示它辐射能量的强弱，也就是光度。
所以这副图也可以看做是，温度与光度的关系图。

那么了解这些信息，我们再来观察这副图。
从左上到右下这条带状区域，我们现在称之为主序带，而位于其上的恒星，则为主序星，依据太阳的光谱和光度，太阳目前也位于这条带状之内，所以我们也称太阳为一颗主序星。
恒星大部分都集中在这个区域说明，主序星是恒星演化过程中，持续时间最长的一个阶段，
并且这个阶段，恒星的温度越小，它们自身的大小也就越小。
所以位于主序带的恒星，我们观察其颜色，就可以推测其大小，比如恒星若是红色和橙色，它们就要比太阳小。

主序星的颜色

但位于主序带上下的那两个区域，则有很大的区别。
比如，主序带的右上，它们的温度依然是光谱K和M型，但它们的光度，却要比位于主序的K和M型恒星大的多，这意味着，它们的表面积要比主序带上的同温度恒星大的多，所以视为巨星。

同温度 不同的光度

也因此呢，我们将这样同光谱等级，但光度大的恒星则称为巨星，光度小的便称为矮星。
那么太阳的光谱为黄色，但光度小，所以称为黄矮星。

现在我们知道，分支上的恒星，是恒星离开主序阶段之后的一个演化。
恒星离开主序演化之后，它变得很不稳定，其最大的特点就是，体积膨胀。所以这个时期也称为巨星时期。
恒星到达这个时期也就意味着，它已经进入末年。

参宿四已经进入末年 是颗红超巨星

主序带的左下，这些恒星的光谱在O和A，但它们的光度却要比主序带的O和A小的多。
所以这表明，它们的表面积要比主序带同温度的恒星小。

左下光度小与主序带

根据研究，这是一些白矮星，它们是红巨星散去气体外壳之后所留的内核，表面温度很高，但体积小。
所以完整的赫罗图不光展示的是恒星的分类，它还显示了恒星的演化，从主序带，到脱离主序星进入右上的分支，再到左下恒星的残骸。
恒星的一生在这一幅图里被我们看尽。
让我们知道永恒的恒星，其实也有终点。
只不过我们人类的生命太过短暂，只能看到它们的一瞬。
好了，这个就是有关赫罗图的一些研究，那本期就到这里了。
我是腾宝，一个热爱天文的科普创作者，还希望大家多多关注与支持，我们下期再见，谢谢大家！

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应该是循环的啊