第三百二十七章 星辰阵图－赫罗图﹙一﹚

ps：赫罗图（hertzsprung-russeldiagram，简写为h-rdiagram）是丹麦天文学家赫茨普龙及由美国天文学家罗素分别于1911年和1913年各自独立提出的，因此把这样一张图以当时两位天文学家的名字来命名，称为赫罗图。赫罗图是恒星的光谱类型与光度之关系图，赫罗图的纵轴是光度与绝对星等，而横轴则是光谱类型及恒星的表面温度，从左向右递减。恒星的光谱型通常可大致分为o.b.a.f.g.k.m七种，要记住这七个类型有一个简单的英文口诀，即girl/。赫罗图不仅能给各类型恒星以特定的位置，而且能显示出它们各自的演化程，是研究恒星必不可少的重要手段之一。

一、赫罗图

赫罗图（hertzsprung-russeldiagram，简写为h-rdiagram）是丹麦天文学家赫茨普龙及由美国天文学家罗素分别于1911年和1913年各自独立提出的，因此把这样一张图以当时两位天文学家的名字来命名，称为赫罗图。赫罗图是恒星的光谱类型与光度之关系图，赫罗图的纵轴是光度与绝对星等，而横轴则是光谱类型及恒星的表面温度，从左向右递减。恒星的光谱型通常可大致分为o.b.a.f.g.k.m七种。要记住这七个类型有一个简单的英文口诀，即girl/。赫罗图不仅能给各类型恒星以特定的位置，而且能显示出它们各自的演化程。是研究恒星必不可少的重要手段之一。

1、基本介绍

恒星光谱型和光度的关系图，是丹麦天文学家赫茨普龙和美国天文学家h.n.罗素创制的。赫茨普龙在1905年和1907年的论文中指出，一般蓝星是亮的，而红星却有亮、暗两种；他把亮星称为巨星，把暗星称为矮星。1911年他测定了几个银河星团（如昴星团、毕星团）中的恒星的光度和颜色，并将这二者作为纵坐标和横坐标。结果表明，这些星点大都落在一条连续带上。其余的星（巨星）则形成小群。1913年h.n.罗素研究了恒星的光度和光谱，并画出一系列表明恒星光度和光谱型之间的关系图。经过对比。发现颜色等价于光谱型或表面温度。他们两人的图所表示的是同一回事，因此，后来将这类光度－颜色（光谱型或表面温度）图称为赫茨普龙－罗素图，简称赫罗图。

2、历史背景

恒星种类繁多。各具特色，它们的性质主要由两个参数决定：一个是恒星表面的温度；另一个是恒星的光度，也就是恒星的绝对星等。1911年，丹麦天文学家赫兹伯仑和美国天文学家罗素先后发现恒星的光度与表面温度有一定的联系。他们把光度与温度作成一个图，图的横坐标表示恒星的光谱型，因恒星的光谱型与表面温度有关，因此横坐标也就表示恒星的表面温度；纵坐标表示恒星的绝对星等，因绝对星等是光度的一种量度，因此纵坐标也表示恒星的光度。他们把大量的恒星按照它们各自的光谱型和绝对星等在图上点出来。发现点的分布有一定的规律性。图的左上方到右下方大致沿着对角线点的分布很密集，成带状，占总数的90%。天文学家把这条带称为主星序，带上的恒星称为主序星。主星序表明，大多数恒星，表面温度高，光度也大；表面温度降低，则光度随之减小。但是。在图的右上方，有一个星比较密集的区。这里的星光度很大，但表面温度却不高，呈红色，这表明它们的体积十分巨大，所以叫红巨星。图中巨星的上面是超巨星。图的左下方也有一个星比较密集的区，这里的星表面温度很高，呈蓝白色，光度却很小，这表明它们的体积很小，所以叫白矮星。这张图反映了恒星演化的一种规律性，人们称它为赫兹伯仑一罗素图，简称赫罗图。赫罗图是天文学家研究天体演化的重要工具。

3、形成原因

用宽波段ubv测光系统测定暗星的颜色，比用光谱方法容易得多，所以后来逐渐用色指数代替光谱型作为赫罗图的横坐标。色指数可转换成表面温度；观测得到的视星等，经过距离改正后成为绝对星等（见星等），可再转换为光度。有了星的表面温度和光度，理论工作者便可以计算恒星的内部结构，也就是建立所谓恒星模型。随着时间的推移，恒星的内部结构逐渐演变，并在它的光度和表面温度（简称温度）上表现出来，这样，恒星在赫罗图上的位置便沿一定路径移动，描出“演化程”。因此，赫罗图不仅能给各类型恒星以特定的位置，而且能显示出它们各自的演化程，成为研究恒星必不可少的重要手段之一。

赫罗图中的恒星不是平均分布，而是形成一定的序列的，因为光度和表面温度之间存在着内在的关系：如果压力、不透明度和产能率只是温度、密度和化学成分的函数，那么恒星的结构由它的质量和化学成分决定；如果化学成分给定，则每一恒星质量便对应着一定的光度和温度值。因而只要在某一质量范围内存在着光度和温度的关系，在赫罗图上就会出现相应的序列。同样质量范围内的恒星，在赫罗图上出现在不同的序列，必然是由化学成分不同引起的；而化学成分的不同可以是原始化学成分的不同，也可以是恒星处在不同的演化阶段。因此，赫罗图中的一些序列，可以用来研究恒星的形成和演化。

4、演化规律

从赫罗图上可以看出，恒星主要集中在四个区域。

第一个区域为主星序区：银河系中90%以上的恒星都分布在从左上到右下的这一条带子上。这个带上的恒星，有效温度愈高的，光度就愈大。这些星被称为主序星，又称矮星。我们熟悉的太阳、牛郎、织女等都是主序星。

第二个区域在主星序右上方：这些恒星的温度和某些主序星的一样，但光度却高得多，因此称之为巨星或超巨星。象北极星（小熊座a）、大角（牧夫座a）属于巨星，心宿二（天蝎座a）则为著名的超巨星。

第三个区域在主星序左下方：是一些温度高而光度低白矮星，以及其它低光度恒星，如宁静新星和行星状星云的核（已经公认为白矮星）。天狼b（即天狼星的伴星）就是最亮的白矮星。

第四个区域位于赫罗图上一个很右的位置：温度非常冰冷的星际云在最右边，当星际云收缩，它会变得越来越热，在赫罗图上的位置亦会向左移动。由星际云形成的原恒星也在赫罗图的右边。赫罗图是由恒星的光学观测数据构成的，因此中子星和黑洞不能在赫罗图上显现。在赫茨普龙和罗素最初给出的赫罗图中，没有第三和第四个区域，因为那时还没有发现白矮星，也没有讨论恒星的形成。(未完待续)