這張赫羅圖是由丹麥天文學家赫茲布朗和美國天文學家羅素整理出來的。他們先後發現恆星光度與表面溫度的關係，並以統計圖表現出來，所以就以當時這兩位天文學家的名字來命名，稱為赫羅圖。”
她說：”光度，就是亮度嗎?”
我說：” 光度不等於亮度喔。我們說過光是我們看得見的一種電磁波，而光度就是那顆恆星散發出的電磁波總量。
所以恆星的表面積越大或表面溫度越高，則光度越大。”
她說：”那亮度呢?”
我說：” 亮度則是在地球上，所接收到的那顆恆星散發出的電磁波總量。”
她說：”哪裡不同啊?”
我說：” 光度是指它發出的，亮度是指我們接收到的。光度不會變，但亮度會因為距離光源遠近而變。例如你拿一個手電筒照著前面一樣東西，距離越遠，看起來就越暗，距離越近，看起來就越亮，但是手電筒發出的光是不變的。這裡有張示意圖給你看。
手電筒相當於S，它向所有的方向輻射光線。穿越面積A的總量會隨著與光源的距離改變而改變。”
她說：”嗯，了解了。”
我說：”那你看哦，假設手電筒光度現在是L(電磁波總量)，那個位置S的亮度當然也是L。那將手電筒放在一顆半徑r的球裡，球的表面積是r2π，所以你站在半徑r的地方接收到的亮度就變成L/πr2 。現在挪到一顆半徑2r的球裡，手電筒的光向四面八方照出去的電磁波總量還是不變，但照在半徑2r的球上表面積現在已經變成
(2r)2π，所以這時你看到的亮度就變成L/4πr2。”
她說：”所以我們看到的亮度會和我們與光源(星星)的距離平方成反比。”
我說：”答對了。所以就算有兩顆恆星的光度相同，距離我們越遠的那顆恆星，看起來就越暗，亮度就越低。回到這張赫羅圖，右手邊寫”絕對星等”。我先解釋一下”星等”的意思。”
她說：”星座盤上有標示哦！”
我說：”那你知道那是甚麼意思嗎?”
她說：”我記得好像是在西元前150年，有個天文學家叫甚麼的?”
我說：”叫依巴卡斯”
她說：”他依據肉眼可辨識的不同亮度，將星星分成六個等級。越亮的星星等級越小。他那時將全天空最亮的20顆星星列為第一等級，次亮的為第二等級，以此類推。”
我說：” 答對了。三百年後，埃及亞歷山大港的托勒密又將其推廣。1等星的亮度剛好是6等星的100倍。所以星等間的亮度比是1001/5，大概是2.512。所以差一個星等亮度是差2.512倍，差二個星等亮度是差6.3倍(2.512x2.512)，差三個星等亮度是差16 倍(2.512x2.512x2.512)，差四個星等亮度是差40倍，差五個星等是亮度是差100倍，以此類推，你就會知道赫羅圖上光度和星等的對應了。”
她說：” 那甚麼是”絕對”星等?”
我說：”我們眼睛直接看到的星星亮度就叫” 視星等”，但每顆星星距離我們不同，所以我們現在是換算當每顆恆星在距離我們
32.6光年(10秒差距)時，所看到星星的視星等值就稱為絕對星等。像太陽的視星等是-26.7，但絕對星等卻只有+4.78。所以我們從地球看太陽極為燦爛，但在宇宙中，她並不算是一顆很亮的星星。例如夜空中最亮的天狼星，它的視星等是-1.47，看起來比太陽暗很多，但它的絕對星等卻是+1.42，比太陽亮25倍。我們再回到這張赫羅圖，看一下橫軸上面…”
她說：” 橫軸上面寫的是恆星光譜及恆星的絕對溫度。”
我說：” 之前說過每個星星(恆星)表面溫度不同，輻射強度的波段不同，就造成”看起來”有不同顏色，還記得嗎?”
她說：”嗯，20,000K是藍白色，10,000K是白色，6,000K是黃色(太陽)，4,500K是橘色，3,000K是紅色。”
我說：”橫軸就是光譜的類型及恆星的表面溫度對照，從左向右遞減。恆星的光譜類型大致分為 O、B、A、F、G、K、M 七種，要記住這七個類型有一個簡單的英文口訣喔，"Oh be A Fine Girl/Guy， Kiss Me!"
我說：”橫軸就是光譜的類型及恆星的表面溫度對照，從左向右遞減。恆星的光譜類型大致分為 O、B、A、F、G、K、M 七種，要記住這七個類型有一個簡單的英文口訣喔，"Oh be A Fine Girl/Guy， Kiss Me!"
她說：”那這個赫羅圖又是怎樣看得出恆星的演化過程啊?”
我說：” 大部分的恆星都位於赫羅圖左上角至右下角的這個斜斜的帶狀上，這條帶狀稱為主序帶。位於主序帶上的恆星就叫做主序星。例如我們太陽就在這中間那個藍色的圈圈上。形成恆星的分子雲氣是位於圖中極右下方的區域，但隨著分子雲開始收縮，溫度就開始上升，於是會慢慢移向主序帶。恆星過了”中年”後又會慢慢離開主序帶，往右上方移動，這裡是紅巨星及紅超巨星的區域，因為紅巨星及紅超巨星體積膨脹的程度超過發光能力的增加，因此表面的溫度下降。所以紅巨星及紅超巨星都是表面溫度低而光度高的恆星。變成紅巨星後，如果沒有發生超新星爆炸…”
她說：” 等一下，超新星爆炸??”
我說：”比太陽質量大上許多的恆星燃燒殆盡後，會像一顆超級氫彈一樣產生大爆炸，也就是"超新星"(supernova)。超新星爆炸後的殘骸可能變成中子星，也可能變成黑洞喔，這個我們以後再談。”
她說：”嗯，好，終於要聽到黑洞這個東西了。我聽你們聊過好像很有趣。”
我說：”黑洞是很有趣，但今天沒空細談了。所以，如果紅巨星沒有發生超新星爆炸，就會越過主序帶移向左下方，這裡則是表面溫度高而光度低的區域，是白矮星的所在區域，接著會因為能量的損失，漸漸變暗成為黑矮星。這就是我們上一次提到太陽的生命演化歷程。不過整個太陽生命演化過程長達150億年，我們人類的生命與其相比，真是短如一剎那。”
她說：”這張圖看起來好有趣哦…”
我說：”我們可以看更仔細一點。主序帶左上方的這堆亮白色的恆星，質量都很大，表面溫度很高，光度很高，但壽命較短。而主序帶右下方的恆星質量則較小，表面溫度低，光度低，但壽命比較長。赫羅圖右上方的恆星質量大，光度高，但表面溫度低，光偏紅色，稱紅巨星。而赫羅圖左下方的恆星質量小，光度低，但表面溫度高，光偏藍色，稱白矮星。主序星的星星不斷將四個氫原子融合成一個氦原子。氫將用盡時，就逐漸變成紅巨星。紅巨星的星星則是不斷的將三個氦原子融合成一個碳原子；或一個碳原子和一個氦原子融合成一個氧原子。氦將用盡時，就逐漸變成白矮星。白矮星則已無能力進行任何核融合反應，只能將內部剩餘的熱輻射至太空而逐漸冷卻下來，漸漸變暗成為黑矮星。這個赫羅圖不錯吧！”
沒有留言:
張貼留言