北京天文馆 天文学词典

英文名称 中文名称 词义解释

star formation恒星形成恒星是太空中冷而比较浓密的气体尘埃云在自身重力作用下发生引力坍缩而形成的。这主要发生在密度大约每立方米含10亿到100亿个原子的巨分子云中。 实际上这样的云是很难坍缩的，因为它们由近邻恒星加热气体所产生的压力、磁场，以及任何自转造成的离心力所支持。在一个像我们银河系的旋涡星系中，恒星形成是气体云在旋涡密度波中被挤压而触发的（见星系形成和演化；椭圆星系中很少形成恒星）。云在超新星爆发的激波作用下也可能坍缩。　　云一旦开始坍缩，它将按照金斯判据分裂成碎块。持续的坍缩使引力能转变为热能，于是碎块温度上升。由此产生的红外辐射开始时可以相当容易地逃逸，但随着碎块密度增高，它们变得不透明，将辐射保持在内部，引起碎块内部温度更加急剧升高。原始云的每个碎块现在已经成为一颗原恒星，它继续坍缩直到（一颗拥有与太阳相同质量的恒星大约要经历100 000年）形成一个仍然从引力坍缩获取能量的高温核心为止，然后按照开尔文-亥姆霍兹时标继续平缓地坍缩。在这个阶段，原恒星周围大概会出现一个可能变成行星的物质盘（尤其当它是一颗孤独恒星而非双星系统成员时）。当原恒星中心温度升高到大约超过开氏1 000万度，其内部开始核聚变反应，原恒星也就平静下来成为一颗稳定的主序星。太阳这样的恒星约需经历5 000万年才到达主序；质量更大的恒星到达主序较快，质量更小的恒星较慢。

Starlink星联网1979年建立的将英国天文学家联系起来的计算机网络，现在已实现了不列颠与澳大利亚的赛丁泉天文台、加那利群岛的穆查丘斯罗克天文台和夏威夷的莫纳克亚天文台等地的联合王国望远镜之间的联网。

starquake星震见自转突变。

stars恒星恒星是由引力维持在一起的热气体（严格说是等离子体）球，它们发光是因为其内部的核聚变反应产生热能。我们在天空看到的星星几乎都是恒星，太阳就是一颗典型的恒星。 一些仍然在收缩而未到达主序的年轻恒星之所以很热（因而发光），是因为它们收缩时释放引力能（见开尔文-亥姆霍兹时标）；它们尚未开始“燃烧”氢的核相互作用。另一方面，一些老年恒星无法继续靠核燃烧维持热度，已经收缩成了白矮星或中子星；这样的老年恒星可以像行将熄灭的余火那样继续发光一段时期（甚至可长达数百万年），尽管它们不再产生热量，却仍然被称为恒星。白矮星终将冷却为完全熄灭的灰烬——冷的黑矮星。 可能存在一类介于太阳这样的恒星和行星之间的暗弱恒星，它们在一段时期内能通过缓慢的引力坍缩产生热和光，但其中心永远不可能热到足以引发核燃烧的程度。这样的恒星叫做褐矮星，它们的质量在太阳质量和木星质量之间。 真正通过核相互作用产生热和光的主序星和巨星，全都起始于较大、较冷的气体云，气体云收缩并释放引力能时，其中心部分变热。只有当恒星的中心温度达到了临界值，核燃烧才得以开始。对于靠质子-质子反应发光的太阳这样的恒星，这一临界温度为开氏1 500万度。 天文学家为了强调恒星内部核燃烧的作用，有时会要求新涉足天体物理学的人解释核相互作用在决定恒星中心温度中的作用。显而易见的答案是，核相互作用维持恒星的热度；但这个显而易见的答案错了。当原恒星朝主序坍缩时，它的内部因引力能的释放而变得越来越热。当核燃烧开始，它产生足够的热量以造成向外的压力，使坍缩停止，并使恒星稳定在主序的特定地点。没有核燃烧，原恒星就将继续坍缩而释放更多引力能，其中心亦将变得更热。恒星内部核燃烧的关键作用是使恒星中心冷下来（至少比没有核燃烧时冷些）。 例如，如果你使用魔法中止了太阳内部的质子-质子反应，其中心压力将降低，太阳将开始收缩，于是中心变热。但是，当中心温度升至大约开氏2 000万度时，碳循环的一系列相互作用成为产能的主宰，使压力增高而制止坍缩。核相互作用阻止恒星内部温度升至更高这一事实，对理解恒星演化至关重要。 这也解释了恒星何以如此稳定。如果某种原因碰巧使恒星稍稍膨胀（例如，如果核相互作用变得快些，产生较多热量而增加压力），恒星中心将变得较冷，因为能量被用来驱动膨胀。但恒星变冷时，核相互作用减弱，释放的能量减少，压力因而降低，于是恒星再度收缩而恢复到它的“正确”大小。反之，如果某种原因碰巧使恒星稍稍收缩（例如，如果核相互作用变得慢些，产生较少热量而降低压力），则恒星收缩时引力能转化为热量，于是核相互作用加强，压力也将重新提升，使恒星膨胀而恢复到它平衡时的大小。这是一种每当出现扰动总是起着维持现状作用的称为负反馈的过程。 我们银河系拥有几千亿颗恒星，但从地球表面肉眼可见的只有数千（在理想条件下，任何时候从地球上任一地点看到的不超过3 000）。各种天体表收录的恒星已经超过1百万，但对其中大多数我们掌握的全部知识仅仅是它们的视星等和在天空上的位置。用施密特照相机进行的各类巡天计划已经拍摄了几亿颗恒星，但其中大多数甚至还没有编目。 恒星的距离用视差和其他方法估计（见宇宙距离尺度）。离太阳最近的恒星是距离1.3秒差距（约40万亿公里）的半人马座比邻星。虽然主序星的直径与太阳相近（地球直径的100多倍），而有些巨星的直径比太阳大100倍，但由于恒星离我们极其遥远，它们全体（太阳除外）甚至用望远镜看起来也不过是天幕上的小小光点。恒星的大小可从它们的颜色和光度计算出来。颜色告诉我们恒星表面有多热，光度告诉我们恒星每秒钟发出多少能量。根据颜色和光度的测量，就能直截了当地计算在那样的温度下恒星必须多大才能发射那么多的能量。 有关恒星的知识主要来自能揭示其物质成分、表面温度和运动状态的光谱学研究。恒星几乎完全由氢和氦构成；按照原子（严格说是原子核）数，太阳物质成分（这是典型）的90.8％是氢，9.1％是氦 0.1％是重元素。这些准确的数字部分源于光谱学揭示的表层不同元素的比例，部分通过将不同内部成分的恒星模型计算性质与实测恒星性质（包括大小和光度）进行比较，找出符合得最好的计算结果。 多数恒星存在于双星系统（或聚星系统）中；太阳是一颗拥有行星家族而无恒星伴侣的孤立恒星，这在主序星中属于少数，但这是数量很大的少数，大概占全部恒星的15％。幸而大多数恒星属于双星系统，因为天文学家能够根据恒星在双星系统中的运动特性推算它们的质量。双星系统由引力维系在一起。两星相互环绕（严格说是环绕它们的公共质心）运行的轨道遵守开普勒定律。通过测量双星的轨道周期（比较容易）和两星之间的距离（相当难，但对部分双星并非不可能），就能够利用开普勒第三定律计算双星系统两子星加在一起的总质量。 双星系统中两子星相对于更遥远恒星背景运动的观测是长期而艰苦的，在少数情况下，这样的观测能揭示每颗子星离质心有多远。和一大一小两个孩子在跷跷板上平衡的情形一样，双星系统的平衡要求质量较大的子星必须离质心较近，质量较小的子星必须离质心较远。两星离质心的距离之比（这可以测出）等于两星质量的反比，由此能够得出两星的质量比。 有了这两方面的信息（总质量和质量比），就能直截了当计算双星中每颗星的真正质量。经过多年的仔细观测，天文学家用此方法积累了足够的资料，确证了质光关系，并估计了那些不能直接应用这一方法的恒星的质量。质量也能用根据已知天体物理学定律将恒星大小、质量和光度联系起来的恒星模型进行估计。总的说来，各种不同类型恒星（诸如红巨星、主序星或白矮星）模型代表的质量，与能够通过现实恒星精确测量的对应质量是符合的，这使天文学家确信他们的模型的正确性。　　恒星在主序停留的时间只依赖于它们的质量，质量25倍于太阳的恒星是300万年，太阳本身是100亿年，质量仅为太阳之半的恒星是2 000亿年。部分由于这一原因，在任何时候，“存活”的小质量恒星远远多于大质量恒星。

statistical parallax统计视差见宇宙距离尺度。

Steady State hypothesis稳恒态假说依照完全宇宙学原理，不论什么时候，也不论什么地方，宇宙总是呈现出相同总体外貌的思想。既然我们看到宇宙在膨胀，星系团在彼此分开，那么这就意味着，新的星系必须不断地被创造出来以填补老星系彼此分开留下的空缺。　　这一思想最初是由赫尔曼·邦迪、汤米·戈德和弗雷德·霍伊尔于1940年代提出来的。虽然他们共同提出这一思想（在观看了影片《夜晚的寂静》之后。这是一组四集连续鬼怪剧，最后一集的结尾返回来重复首集的开头），但邦迪和戈德共同对结论进行哲学上的讨论，而霍伊尔独自一人用创造场描述物质的连续创造，试图将这一思想置于更为科学的基础之上。原始思想认为物质在整个星系际空间以新的氢原子形态平静地出现（每100亿立方米体积中每年只需要出现一个新原子）；后来的发展（由霍伊尔与印度天文学家加扬·纳里卡合作完成）将物质的创造设想为一种发生在强引力场区域（如活动星系核和类星体）中的局域高能事件。 简单原始形式的稳恒态假说已被高红移天体的观测证明为错误，因为这些观测表明作为整体的宇宙随着年龄的增加已经发生了变化（见回顾时间）。大爆炸理论的巨大成功，特别是背景辐射的发现和对大爆炸中最轻元素的核合成解释（颇具讽刺意味的是，这主要是霍伊尔的成就），说明稳恒态思想到1960年代末已基本上被抛弃。但是，暴涨理论的新近发展认为整个可见宇宙不过是一堆永远膨胀、自我复制的泡沫中的一个泡，这是稳恒态假说原始哲学基础的鲜明重复。特别是，它排除了大爆炸奇点中惟一初始事件的必要性，这正是大爆炸理论中不能接受的一个方面，而从中首先得到鼓励的却是稳恒态思想的支持者。

stellar diameters恒星直径恒星的大小相差悬殊，其直径从超巨星的数亿公里（大于火星环绕太阳的轨道直径）到中子星的大约10公里。太阳的直径是1 392 000公里。白矮星的直径是几千公里，大致和地球一样。恒星的大小通常用太阳的大小（太阳半径）来表示；主序星半径的范围大约从太阳的10倍到太阳的1／10。另见恒星演化。

stellar energy sources恒星能源见质子-质子反应和碳循环。

stellar evolution恒星演化天文学家谈论诸如恒星等天体的演化时，其意义与生物学家所讲的进化不完全一样。生物学所讲的进化涉及从一个世代到下一个世代的变化，而天文学中的恒星演化指的是从诞生到死亡的过程，即生物学称之为个体的生命周期。 恒星是太空气体尘埃云在引力作用下坍缩而成，坍缩使云内部变热，直到温度升高到其中心开始发生核聚变反应（见恒星形成）。核聚变反应释放热能并产生向外的压力以支持恒星对抗进一步坍缩——至少可与核燃料供应持续时间一样长久。现在正在形成的所有恒星的原材料都是大致相同物质的混合物——略少于75％的氢（按质量）、略多于25％的氦和少量重元素（较早几代恒星所含的氢略多，氦和重元素略少；见核合成）。一颗恒星一旦开始燃烧核燃料（将氢转变为氦）并到达主序，往后的生命历程（它的“演化”）就由它的质量惟一地决定。虽然恒星的一生比人类文明存在的时间长得多，没有一颗恒星的演化能从头到尾加以观察，但恒星的生命周期却已经通过观测很多不同年龄的恒星，以及将观测与根据已知物理学定律建立的计算机模型进行比较，而得到了详细了解（这和通过研究大片森林中各种年龄的树木能够详细了解一棵树的生命周期十分相似）。 太阳是一颗典型的主序星。由于在它的中心，温度达开氏1 500万度，发生着将氢转变成氦的质子-质子反应，太阳已经以几乎相同的强度辐射了45亿年，并且将继续这样辐射大约同样长的时间。一颗像太阳这样的恒星，为了适应氢不断转化为氦引起的内部物质成分的持续变化，在其整个主序阶段将逐渐变热。这种变化从天文角度看并不剧烈（过去40亿年总共变热了大约20％），但对地质学家和气候学家却很重要，因为他们需要解释为什么甚至在太阳比较年轻和黯淡的时期，地球也曾足够温暖，使得水呈液态而能流动，生命因而得以进化；对此的标准解释是，年轻地球较厚大气中的强烈温室效应促成了这一奇迹。 太阳的质量与主要通过质子-质子反应产能的恒星所能拥有的最大质量相近。对一颗更大质量的恒星来说，甚至质子-质子反应也无力提供足够能量来中止星体进一步坍缩并变热。如果中心温度超过大约开氏1 600万度，另一种将氢转变为氦的过程——即碳循环——开始起重要作用。即使在太阳内部，碳循环也对能量的产生有一定贡献；质量超过太阳数倍的主序星的中心温度达开氏2 000万度左右，它们获得能量主要通过碳循环。但不管能量的主要来源究竟是质子-质子反应或者碳循环，这两种核聚变生成的能量都使恒星稳定下来，并在整个主序阶段防止它们进一步坍缩。 当恒星用完了中心区的氢时，情况就变了。恒星质量越大，它就必须越快地燃烧它的燃料以提供足够的压力来支持自身。虽然太阳的主序阶段长达100亿年，但质量为太阳3倍的恒星只能在主序呆上5亿年，而质量为太阳20倍的恒星只能在主序呆100万年。质量比太阳更小的恒星在主序停留的时间也相应地更长——质量为太阳之半的恒星在主序停留的时间约为太阳的20倍。 然而，或迟或早，恒星终归要烧完中心区的氢。这时它的核心主要由氦构成，且含有恒星的大部分质量，而周围包层（占恒星体积的大部分）物质则仍然主要是氢。当氢转变为氦的反应在中心区停止（不管是哪个过程），恒星就开始收缩，其内部则因引力能的释放而变热。首先是紧靠氦核心区的周围区域变得足够热，使得其中的氢开始转变为氦，由此产生的能量驱使星体外层膨胀（从而使恒星在赫罗图上离开主序，移向右方）。而随着核心外边更多氢变成了氦，核心的质量继续增加并向内收缩。不过，在生命历程的这一时刻，即使是一颗质量与太阳相同的恒星，其中心温度亦将如此之高，以致壳层中的氢燃烧主要是碳循环而非质子-质子反应。 如果恒星的质量足够大，它的核心内部终将变得如此之热（约开氏1亿度），致使氦原子核开始经由三α过程聚变为碳。如果恒星的质量超过太阳质量两倍左右，核心区的氦燃烧是随着核心温度的升高而逐渐发动的。对于更小质量的恒星，氦燃烧是在一种叫做氦闪的过程中十分突然地发动的；这是由于，只有在核心已经被压缩到了简并物质形态，温度才会升到足够高以触发氦燃烧，这样，一当达到了临界温度，量子过程便触发一个持续数秒钟的产能高潮，然后热的核心稍稍膨胀并稳定下来。不论通过哪种途径，恒星是再次稳定下来了，但现在它有了一个氦燃烧核心，周围是一个氢燃烧壳层，再外面是一个巨大的外包层；它已经成了一颗红巨星。当太阳变成红巨星时，它的大气将膨胀，直到其直径大于水星轨道为止（有些关于太阳“未来史”的计算错误地得出，红巨星阶段的太阳将吞没地球；那些计算忽略了一个事实：到太阳变成红巨星之前，它将通过向太空喷射物质损失掉大约1／4的质量）。 恒星作为相对稳定的红巨星的寿命比它在主序耽搁的时间短得多——典型值大约是作为单纯氢燃烧恒星寿命的5％～20％。太阳本身的红巨星阶段仅约10亿年。如果恒星的质量足够大，那么还可能有其他的核燃烧阶段，通过核合成逐次加工出越来越重的元素。一颗恒星甚至可能拥有好几个不同的核燃烧壳层，它们就像洋葱一样层层套叠包裹着核心。但每一个核燃烧阶段都比前一个完结得快。所有这些活动改变着恒星的外貌，并可使恒星经历各种变星活动阶段，包括造父变星活动和天琴座RR型星活动（一颗特定恒星经历的具体变星活动类型决定于它的质量）。　　活跃的生命期行将结束的恒星将脱掉它的外层以形成行星状星云，剩下一个致密的物质核，其中一切聚变反应均已熄灭，这就是白矮星。白矮星将在数百万年内缓慢地将它的热量辐射到太空中去，最后变成黑矮星；这些至少对质量不大于8倍太阳质量的恒星均成立。质量更大的恒星在经历了越来越快的各种核燃烧阶段之后，将通过壮观的超新星爆发结束其一生。　　在包括太阳在内的小质量恒星中，演化的最后阶段可能形成一个致密的碳和氧构成的核心，其外面包围着一个正在燃烧氦的壳层和另一个正在燃烧氢的壳层。这样一颗恒星的结局是变成质量约为当前太阳质量之半的白矮星，其余的质量已经在其一生中损失掉了。它将含有丰富的碳（简直就是煤渣!），外面有一个简并氦壳层，也许还有稀薄的氢大气。 以上全部论述都是针对孤立恒星的，但大多数恒星实际上是在双星系统中。即使是在双星系统中，很多恒星也与它们的伴星相距足够远，因而以上描述的总图像仍然成立。但是，在密近双星中，恒星的演化（特别是晚期演化）可能受伴星存在的深刻影响。质量较大的子星较快地演化到红巨星阶段，它那膨大外层的气体可能被潮汐力拉向它的伴侣（见共生星）。在其后的某个演化阶段，原来那颗质量较大的子星有可能变成白矮星（甚至中子星或黑洞），现在它反过来从它的伴侣将物质拉向自身。这种过程导致形成激变变星、X射线双星和再发新星，甚至形成Ⅱ型超新星。

stellar masses恒星质量恒星的质量通常用太阳质量来表示，太阳质量等于1.9891×10^30千克（约2000亿亿亿吨）。根据恒星模型，质量少到8％太阳质量的恒星能够存在，但用哈勃空间望远镜的观测却发现质量在20％太阳质量（红矮星的质量）以下的恒星数量微不足道。而另一方面，已知质量最大的恒星，其质量大约是太阳的100倍。　　小质量恒星定义为小于大约2.5倍太阳质量的恒星，中等质量恒星是大约2.5～8倍太阳质量的恒星，大质量恒星是大于8倍太阳质量的恒星。除了未能得到解释的20％太阳质量处的断档外，小质量恒星数量比大质量恒星多。主序星的质量范围从太阳质量的十分之几到太阳质量的20倍以上。质量最大的恒星看来是不稳定且高度变化，它们不能归入主序。　　另见恒星演化。