天文学
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最后更新:2025年10月2日

恒星分类

恒星分类
半人马座ω球状星团,由哈勃空间望远镜搭载的广角相机3(WFC3)于2009年拍摄。颜色可依据光谱类型对恒星进行分类。光谱类型从最紫色到最红色,即从最热到最冷。图片来源:NASA、ESA及哈勃SM4 ERO团队。

星星在天空中的位置

最亮的星星构成了图案。这些图案因时代和文明的不同而各异。那些已成为传统、常与希腊神话相关的图案被称为“星座”。

星座中的星星除了从地球上看它们在天空中相邻之外,并无其他共同之处。它们彼此之间可能相距甚远。然而,国际天文学联合会已制定了一份标准化的星座列表,为每个星座分配了一片天空区域,以便于定位天体。

恒星的质量

恒星的质量范围大约在太阳质量的0.08倍到约300倍之间。这一数值决定了恒星的寿命。质量极大的恒星会非常明亮,但由于会产生极强的星风,其寿命会缩短。

年龄略超百万年的极端恒星R136a1,其寿命已过半,在此期间它损失了初始质量的五分之一,这相当于超过五十个太阳质量。

低于最小质量时,收缩产生的热量不足以启动核反应循环。超过最大质量时,辐射压力不足以阻止恒星在其自身质量作用下坍缩。

大多数恒星肉眼看来是白色的。但如果我们仔细观察,就能注意到它们的颜色:蓝色、白色、红色,甚至金色。

恒星的颜色

长期以来,恒星呈现不同颜色这一现象一直是个谜。颜色可根据光谱类型(与恒星温度相关)对恒星进行分类。光谱类型从最紫色到最红色,即从最热到最冷,并用字母O B A F G K M进行划分。

恒星的光谱类型

恒星根据其表面温度、光度及光谱特性被划分为不同的家族或光谱类型。这些家族按照哈佛光谱分类系统进行分组,顺序为O、B、A、F、G、K、M,同时也在赫罗图(H-R图)中标注了它们的演化位置。

太阳的光谱类型为G。对于给定的光谱类型,恒星越大,其光度越强。O型和B型星肉眼呈蓝色,A型星呈白色,F型和G型星呈黄色,K型星呈橙色,M型星呈红色。

恒星光谱表

这些比例是银河系特有的,在其他星系中可能略有不同。质量最大的恒星(O型和B型)尽管数量稀少,但在星系演化中发挥着不成比例的重要作用。低质量恒星(M型和K型)在数量上占主导地位,并在数十亿年的时间里塑造了星系的能量经济。

Class Solar Mass Temperature Color Proportion of stars
M 0.08 to 0.45 M☉ 2400 to 3700 K Red ≈75 %
K 0.45 to 0.8 M☉ 3700 to 5200 K Orange ≈12 %
G 1 M☉ Yellow 5200 to 6000 K ≈7 %
F 1.2 to 1.6 M☉ 6000 to 7500 K White-yellow ≈3 %
A 1.6 to 2.4 M☉ 7300 to 10000 K White-blue ≈0.6 %
B M☉ 10000 to 30000 K Blue ≈0.1 %
O 16 M☉ > 30000 to 50000 K Bright blue ≈0.00003 %
W > 20 M☉ 50 000 to 200 000 K Bright blue to blue-white Very rare
C, S, L, T...

注:L、T、Y型恒星及天体因光度低、温度低,主要通过红外波段探测;而W、C、S型恒星因高温或特定化学特性,其可见光颜色更易被感知。

超巨星的相对大小

恒星与太阳的大小对比

某些超巨星(心宿二、参宿四、参宿七、毕宿五)与某些白矮星(大角星、北河三、天狼星、太阳)的大小对比。心宿二的直径约为太阳的≈700倍,即近10亿公里;参宿四约为太阳的≈1300倍;毕宿五约为45倍;参宿七约为35倍;大角星比太阳大20倍;北河三比太阳大约8倍。

注:1879年,奥地利物理学家约瑟夫·斯特藩(1835-1893)发现,物体辐射的总能量与其绝对温度的四次方成正比。斯特藩-玻尔兹曼定律可用于计算恒星的半径。恒星光度L的表达式为:L = 4πσR²T⁴,其中L为光度,σ为斯特藩-玻尔兹曼常数,R为恒星半径,T为其温度。

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