1樓:伊卡魯斯二號
輻射壓:
如果這個世界上沒有核聚變,那麼木星將會是宇宙中最大的天體。因為如果你再給木星增加質量,它會因為自重太大而被壓縮,從而變得越來越小。恆星這種巨大的天體,都是靠內部放熱來支撐的。
恆星的核心在發生核聚變,持續發光,就如同恆星的核心在不斷向外發出無數的子彈(光子)。但稍微看過一些科普的人都應該知道,光子從日核跑到太陽表面需要一百萬年的時間。因為在這個過程中光子會不斷撞上太陽內部的物質,這種撞擊阻礙了光子的向外傳遞,但同時光子也把一部分動能施加在了太陽的物質上,把它向外推。
很顯然的,光越容易穿過太陽(也就是透明度越高),則施加到太陽物質上的壓力就越小;光穿過太陽越困難(也就是透明度越低),則施加到太陽物質上的壓力也就越大。
不穩定帶
在赫羅圖主序帶的上方,有一條垂直的區域,大致位於光譜F—K的位置上,表面溫度約為6000—9000開爾文,稱為不穩定帶。恆星在演化末期,會右上方離開主序帶,變成巨星、超巨星。恆星的演化路徑只要切入了這個不穩定帶,就會變得不穩定起來,因為它會開始不由自主地做徑(活)向(塞)脈(運)動(動)。
等離子態
為什麼不穩定帶正好在這個位置上呢?其實是因為溫度的原因,因為這個溫度恰好是氦被完全電離的臨界點。
當溫度變得足夠高的時候,原子核將不足以拉住電子。物質會變成原子核組成的正離子與亂跑的自由電子混合而成的狀態,被稱為等離子態。等離子態的電子會隨意亂跑,非常阻礙光線的穿過,所以等離子態的物質的透明度是很低的。
處於不穩定帶上的恆星,很不幸地正好卡在了不上不下的位置上。其表面的氦是氣體,中間的部分氦被電離掉了乙個電子還剩下乙個電子,核心的部分氦兩個電子都被電離掉了,是純粹的等離子體。
徑(活)向(塞)脈(運)動
然後我們就可以理解恆星發生變化的原因了,看下面這張我自己畫的鬼畫符:
脈動變星的核心沒有啥變化,變化都發生在外面不進行核反應的包層裡。
按照步驟分成一二三:
1,這時候恆星最小,溫度最高,包層的氦被電離了,不透明。核心發出的光和熱被堵在了恆星裡面,散發不出去。於是恆星內部的壓力變大,以至於超過了重力,開始推著恆星的包層向外膨脹。
你可以理解成你用打氣筒給車胎打氣,車胎就慢慢鼓起來了。
2,包層不斷膨脹。絕熱膨脹溫度下降,當下降到臨界點以下時,氦突然不足以被電離了,於是包層瞬間變透明了。包層透明了,核心發出的光和熱就一溜煙地躥了出去,不再作用於包層物質了。
於是失去了輻射壓支撐的包層在重力的作用下開始坍縮。你可以理解成,你把車胎打炸了,你打進去的空氣都從破口處跑了,於是車胎在車的自重作用下癟了。
3,包層不斷坍縮,絕熱壓縮溫度上公升,當上公升到臨界點以上時,氦又被電離了,包層又不透明了。於是核心的輻射壓再一次作用到了包層上,包層停止坍縮。隨後回到第1步的狀態,一直迴圈往復下去。
開爾文-亥姆霍茲機制(Kelvin-Helmholtz mechanism)
說到這裡,你會不會很想當然地以為,脈動變星最亮的時候體積最大,最暗的時候體積最小?恭喜你答錯了!脈動變星的光度和體積是反相關的,恆星最小的時候最亮,恆星最大的時候最暗。
經典造父變星在可見光波段光變幅度為0.1到2個星等,最亮時光譜型一般為F型,最暗時為G型或K型,光變週期從1.5天到50天不等
恆星基本可以視為黑體,光度基本取決於它的表面溫度,透明度改變所透出的那點光基本可以忽略不計。造父變星的體積變化尺度也太小,無法像紅巨星那樣靠視面積的增加來提公升光度。所以,和主序星一樣,溫度越高,則顏色越藍,亮度越大。
恆星收縮的時候,引力勢能以絕熱壓縮的方式作用於恆星。同時,恆星表面積縮小,使得單位面積接受的能量增加。兩個效果共同作用,使得恆星最小的時候溫度最高。
恆星演化:
大質量恆星,在主序的時候就位於不穩定帶的左邊。由於它們質量巨大,所以核心質量也巨大,在演化到末期的時候,不需要經過太多收縮,也不需要經過核心簡併的階段,就可以開始下一步的重元素聚變。所以它們的氫包層不會因為受熱而出現大規模的聚變區域擴張。
它們在晚年變成紅巨星時,雖然體積膨脹,但亮度幾乎不變,在赫羅圖上呈現為水平移動。這就使得它們能夠多次切穿不穩定帶,變成變星。
絕大多數脈動變星,除了部分盾牌δ型變星位於主序帶以外,全部都是晚年的衰老的巨星、超巨星。
我們可以看到,這些恆星比我們太陽——哪怕是晚年紅巨星的太陽——都要明亮的多,其實他們的亮度都在太陽的數萬倍。這使得它們可以在很遙遠的距離被我們看到。在河外星系模糊的背景下,我們能夠看到造父變星呈現為乙個明亮的黃色亮點。
這使得我們可以把它的光譜與恆星背景區分開來,作為測距的量天尺。
2樓:京卡
簡單來說就是能量的轉換。he離子的電子被電離吸收能量,此過程鐘勢能potential energy轉換為內能,星體收縮,電子和he離子的距離減小,又被結合,此過程放出能量轉換為勢能,星體膨脹。又電離,如此反覆膨脹收縮。
3樓:
《千億個太陽》第六章後半部分講了這個原理。
簡單講一下我的理解:
1.不是所有的恆星都能變成造父變星,質量在2~30個太陽質量之間的恆星演化到生命後期可能經歷脈動週期。脈動週期和恆星整個壽命來講是一小部分時間。
2.造父變星的結構:
乙個緻密高溫的氦核,已經開始發生氦》碳的聚變;
中間層是相對稀薄的氣體;
外面乙個相對低溫的外殼,外殼的透明度會隨著內部的溫度公升高而更透光。
3.為了便於解釋,想象有乙個氣球,內部充滿了氣體,中心有乙個持續產生能量的熱核。
狀態一,熱核的熱量加熱氣球內的氣體,氣體越來越熱,輻射越來越強,壓力越來越大;
狀態二,氣球膨大,球壁變薄變透,熱量以輻射的形式放出氣球外後,內部壓力變小;
狀態三,由於輻射速度大於內部產能速度,氣體變冷,氣球縮小,球壁也冷卻變厚不再透明;
回到狀態一,一直迴圈。
4樓:陸菡
脈動變星的光變原理:恆星大氣氦的一種自傳播性和週期性的電離和復合,致使不透明度產生週期性變化,從而依次引起恆星溫度和半徑的變化,從而改變光度。——《中國大百科全書天文卷》
ACepheid variable is
astar that pulsates radially, varying in both temperature and diameter to
produce brightness changes with a well-defined stable period and amplitude. ——wiki
可參考可汗學院32 Why Cepheids Pulsate. Wikipedia Cepheid Variables
造父變星可靠的概率有多大?
這要看你對所謂 可靠 的具體要求。造父變星的週期與光度的關係受到光路上的塵埃 恆星的金屬含量等諸多因素影響,當前技術不一定能有效分析那些因素。這些不確定性讓依賴經典造父變星亮度測得的哈勃常數的值分散在 60 千公尺每秒每百萬秒差距到 80 千公尺每秒每百萬秒差距之間,測得的河外星系到我們的距離也是有...
關於造父變星和天琴RR變星的乙個問題?
伊卡魯斯二號 大家都閃開!傳說中的靈魂畫手又要重出江湖了。恕我不按照你提問的順序來回答,因為那樣解釋起來很困難。我就按照邏輯順序給你介紹一下 輻射壓 如果這個世界上沒有核聚變,那麼木星將會是宇宙中最大的天體。因為如果你再給木星增加質量,它會因為自重太大而被壓縮,從而變得越來越小。恆星這種巨大的天體,...