恒星家族（）

一个典型的星系拥有数千亿颗的恒星，而在可观测的宇宙中星系的数量也超过1000亿个(1011)。过去相信恒星只存在于星系之中，但在星系际的空间中也已经发现恒星。天文学家估计宇宙至少有700亿颗恒星。如此庞大的家族成员自然很复杂，不同年龄、不同构成、不同搭配的恒星们都有着自己的名称。例如红巨星就是壮年正在走向晚年的恒星，新星则是刚刚形成的恒星，还有像兄弟一样的双星系统，一个个风格迥异的恒星组成了浩瀚而神秘的星空。

双星

现今观测到的恒星中，约1/3的恒星是双星，所以双星系统的形成和演化是恒星演化史不可缺少的部分。

双星

双星的形成有四种可能的方式。第一，弥漫物质里出现两个凝聚核心，后来演化为一对双星。第二，一个恒星由于自转太快而分裂为两个恒星，两个星互相绕转，转动方向就是原来那个恒星的自转方向。第三，一个恒星俘获接近它的另一个恒星，成为双星。第四，大的星际云收缩到一定程度碎裂为许多小云，形成许多恒星；它们刚形成时相距较近，互相俘获的机会较多，因而不仅形成了许多双星，也形成了三合星、四合星、聚星。头三种可能的形成方式可概括为3个词：共同形成、分裂、俘获。第四种形成方式可以说是第一种和第三种的结合，即共同形成加俘获。今天看来，第四种形成方式最可能正确地反映了客观实在，大多数双星可能是在许多恒星集体形成后由于相距较近而互相俘获形成的。今天观测到星协和年轻星团里有很多成员是双星，金牛座T型星和鲸鱼座UV型星这两种年轻恒星中的很大一部分就是双星的子星。

两子星相距较近的双星，其子星由于彼此互相影响，演化的方式和速度会和单星不同。质量较大的子星演化较快，到达红巨星阶段时有可能把很大一部分物质转移给质量较小的另一子星，甚至使自己变为两星中质量较小的子星。子星抛射物质会影响两个子星的运动轨道。双星系统在星际空间里运动时可能会和另一恒星相遇，使系统能量增加，有时甚至导致系统的瓦解。

聚星和星团的演化和双星类似。吸引主要是成员星彼此之间的引力吸引，也就是一种自吸引。排斥因素则有好几个。星团成员星的相对运动好比气体内分子的热运动，速度有大有小，经过一段时间后，由于互相接近和碰撞，使得成员星建立了平衡的速度分布，速度最大的成员星会由于速度超过逃逸速度而“蒸发”，离开星团。这种星所带走的能量大于成员星的平均能量，在这过程中星团的逃逸速度越来越小，“蒸发”越来越频繁，星团的瓦解过程逐渐加快。这是排斥因素之一。银河系普遍引力场对星团所施加的“潮汐力”也是一个重要的排斥因素。还有一个排斥因素，就是星团在星际空间里运动时和星际云或恒星相遇，星际云或恒星进入星团，会使星团能量增加，促使星团瓦解。

逃逸速度

逃逸速度（VelocityofEscape）：在星球表面垂直向上射出一物体，若初速度小于某一值，该物体将仅上升一段距离，之后由于星球引力产生的加速度将最终使其下落。若初速度达到某一值，该物体将完全逃脱星球的引力束缚而飞出该星球。需要使物体刚好逃脱星球引力的这一速度叫逃逸速度，是天体表面上物体摆脱该天体万有引力的束缚而飞向宇宙空间所需的最小速度。例如，地球的逃逸速度为11.2千米/秒（即第二宇宙速度）。

逃逸速度还取决于离星球的中心有多远：靠得越近，逃逸速度越大。地球的逃逸速度是11.2千米/秒，太阳的逃逸速度大约为100英里/秒。如果一个天体的质量与表面引力竟有如此之大，逃逸速度达到了光速，该天体就是黑洞。黑洞的逃逸速度达30万千米/秒。一般认为宇宙没有边界，说宇宙中的物质逃离到别的地方去，这样的问题没有意义。因此，说宇宙的逃逸速度也似乎没有意义。

不过，宇宙正在膨胀，即星系都在向远处运动（相互远离），这就存在这样一个问题：如果宇宙的膨胀速度足够大，星系就会克服宇宙的总引力而永远膨胀下去。这就好像星系在逃离一样。这里，膨胀速度也就等同于逃离速度了。

金牛座，天文符号：。面积797.25平方度，占全天面积的1.933%，在全天88个星座中，面积排行第十七。金牛座中亮于5.5等的恒星有98颗，最亮星为毕宿五（金牛座α），视星等为0.85。每年11月30日子夜金牛座中心经过上中天。金牛座也是著名的黄道十二星座之一，而毕宿五就位于黄道附近，它和同样处在黄道附近的狮子座的轩辕十四、天蝎座的心宿二、南鱼座的北落师门等4颗亮星，在天球上各相差大约90°，正好每个季节一颗，它们被合称为黄道带的“四大天王”。

金牛座中最有名的天体，就是“两星团加一星云”。连接猎户座γ星和毕宿五，向西北方延长一倍左右的距离，有一个著名的疏散星团——昴星团。眼力好的人，可以看到这个星团中的7颗亮星，所以我国古代又称它为“七簇星”。昴星团距离我们417光年，它的直径达13光年，用大型望远镜观察，可以发现昴星团的成员有280多颗星。另一个疏散星团叫毕星团，它是一个移动星团，位于毕宿五附近，但毕宿五并不是它的成员。毕星团距离我们143光年，是离我们最近的星团了。毕星团用肉眼可以看到五六颗星，实际上它的成员大约有300颗。

红外源、X源、γ源

近年来，由于红外观测技术的进展和大气外观测方法的运用，发现了许多红外源、X源和γ源。在1969年国际天文学联合会会刊发表的一个表上，曾列出了5000个红外源，其中一部分已认证为红超巨星、红巨星，或者某种变星；一部分为超新星遗迹，如蟹状星云；一部分认证为河外星系；还有一部分是形成中的恒星，表面温度只有几百度。

X源已发现的有100多个，有的是星系，有的是超新星遗迹，有的是恒星。天鹅座X-1(即该星座第一号X射线源)已认证为双星，它的一个子星可能是密度极大的超密星，当另一子星发出的紫外光子碰到超密星发出的高能电子时便转化为X射线光子。

γ源是发出特别强的γ射线的天体，1969年开始被发现，如人马座γ-1。它们的数目还不大。蟹状星云这个超新星遗迹既是射电源，又是红外源、X源、γ源，在它中心的星又是脉冲星(这个脉冲星又是一颗中子星)。

脉冲星

脉冲星，就是变星的一种。脉冲星是在1967年首次被发现的。当时，还是一名女研究生的贝尔，发现狐狸星座有一颗星发出一种周期性的电波。经过仔细分析，科学家认为这是一种未知的天体。因为这种星体不断地发出电磁脉冲信号，人们就把它命名为脉冲星。

射电源（radiosource）是“宇宙射电源”的简称，是一种能发射强无线电波的天体。发射无线电波的恒星称射电星，是宇宙空间辐射无线电波的分立天体。大多数天体都可能是射电源，已发现的射电源有3万多个。射电源类型很多，按视角径大小可分为致密源和展源两类。

1931年，一位名叫扬斯基的美国工程师，在他的无线电接收机上收到了一种来历不明的无线电波。这种电波每天出现，出现的周期正好等于地球相对于恒星自转一周的时间。后来经研究证实，这是来自银河中心的电波。不仅如此，宇宙中的许多天体都像电台一样向外发射较强的无线电波，并能被地球上的射电望远镜接收到，这就是所谓的射电源。

星云

河外星云都是星系，这里只论述银河系内的星云。

肉眼能看见的银河星云有猎户座星云。银河星云可以分为两大类：一类是弥漫星云，像猎户座星云和在人马座里的三叶星云都是弥漫星云，形状不规则。还有一类是行星状星云，一般具有圆的形状，在望远镜里乍看起来像一个行星，所以称为行星状星云。但是，有些行星状星云具有圆环的形状，如天琴座的M57星云。M是法国天文学家梅西耶(Messier)名字的第一个字母，他于1784年发表了一本云雾状天体的表，包含103个天体。后来发现，这103个天体并不都是星云(包括河外星云)，有一部分是星团。M57就是梅西耶表中第57号天体。1888年丹麦天文学家德雷尔编了一本包含7840个星云、星团的表，称为新总表，以NGC为符号。M57是其中第6720号，所以也叫NGC6720。1895年和1910年出版了新总表的续篇。NGC7009这个行星状星云不是圆形的，它像有光环的土星，被称为土星状星云。

除了上述两类星云以外，近年来利用射电天文观测、红外光观测、X射线和γ射线观测，又发现了一些新型的星云。星云同恒星有密切关系，是重要的天体史资料。我们在下面分别简要地介绍各类星云。

星云的种类很多，大致有以下几类：

行星状星云

（1）行星状星云

已发现1000个左右行星状星云。大部分行星状星云的中心有一个恒星，称为行星状星云的核星。核星的质量在太阳质量的1.2倍到2.0倍之间，半径从太阳半径的0.01倍到1倍；表面温度很高，和恒星一样高，所以是蓝矮星。星云直径从几百天文单位到1万多天文单位，质量只有太阳质量的几百分之一到几分之一，平均约0.2倍太阳质量。星云物质都在离开中心向外膨胀，速度为10千米/秒到50千米/秒，平均30千米/秒。所以很明显，星云物质是从核星抛射出来的。环状星云是个内部较空的球壳，这是由于核星抛射了一阵物质后就停止了抛射。

弥漫星云

（2）弥漫星云

弥漫星云有亮的，也有暗的。亮弥漫星云有些是由于在其内或在其近旁有表面温度很高的恒星来激发它，使星云发出辐射来；有些是由于组成它的尘粒(即固体质点)反射了附近较亮恒星的光。如果弥漫星云里面或附近没有很热的星或亮的星，星云就不发光，在亮的恒星背景上呈现为暗星云。弥漫星云的质量范围很大，从太阳质量的几分之一到几千倍，大多数为太阳质量的10倍左右。密度很小，每立方厘米内只有几十个到几百个原子。

（3）球状体

从1946年开始，在一些亮弥漫星云背景上发现了一些圆形暗黑的天体，称为球状体。它们完全不透明，大小从球状体1000到1万天文单位。目前已发现了几百个球状体。

（4）中性氢云

中性氢原子受到微小激发就会发射出波长为21厘米的一条发射线，这条线位于无线电微波波段。在20世纪50年代，利用21厘米波段的射电天文观测发现了不少中性氢云。

（5）羟基源等

近年来，利用射电天文观测发现了星际空间里有很多分子，各种分子也不是均匀分布的，大多聚集在一起。羟基(—OH)在波长18、6.3、5.0、2.2厘米处都有发射线，通过在这些谱线处(较常用18厘米波段)的观测发现了好些羟基源。同样，星际空间里的水(H2O)、氨(NH3)和甲醛(HCHO)等分子也是通过射电天文观测发现的，同时也发现了水源、氨源和甲醛源等等。

（6）致密HⅡ区

HI表示中性氢，HⅡ表示电离氢(即氢核，亦即质子)。星际空间有些部分只有中性氢，称为HI区；有些部分只有电离氢，称为HⅡ区。HⅡ区中氢核较密集的地方，就形成致密HⅡ区，也就是电离氢云，质量从太阳的一二倍到二三十倍。

（7）HH天体

这是一种半星半云的天体，是恒星状的亮星云。由于美国天文工作者赫比格和墨西哥天文工作者哈罗首先研究这种天体，所以称为赫比格—哈罗天体或者HH天体。已发现的HH天体有40来个，都在T星协内。

星云同恒星有密切关系，行星状星云是恒星抛射出来的物质，它作为星云形式存在只是暂时的，云物质不是离开恒星，参加星际物质，就是落回到恒星。星际物质不算天体，它是星系这类天体的一个组成部分。星际云、弥漫星云、中性氢云、致密HⅡ区、球状体、HH天体等很可能都是从星际物质演化到恒星的过渡阶段，都是形成中的恒星。HI天体可能是金牛T型星的前身。星云的内部矛盾和恒星的基本上一样。吸引主要是自吸引，排斥主要是热运动所产生的气体压力。

波长

波长，一个物理学的名词，指在某一固定的频率里，沿着波的传播方向，在波的图形中，离平衡位置的“位移”与“时间”皆相同的两个质点之间的最短距离。波长反映了波在空间上的周期性。在物理学里，波长普遍使用希腊字母λ(lambda)来表示。

可见光波是指波长从400nm~760nm的电磁波。电磁波传播速度的计算公式是：c=λ×f。其中c是定值，等于2.99792458×108m/s，约3.0×108m/s；f是频率，单位是赫兹（Hz）。

人马座，又名射手座。黄道星座之一。中心位置：赤经19时0分，赤纬-28°。在蛇夫座之东，摩羯座之西。位于银河最亮部分。银河系中心就在人马座方向。座内有亮于4等的星20颗。弥漫星云M8肉眼可见。

从地球上看去，银河系的中心位于射手座，虽然银心被人马臂上的星云和尘埃带所遮挡，但是人马座的银河仍是非常浓密的，中间还有很多明亮的星团和星云。这个星座中的天体主要是银河深处的宇宙天体，包括发射星云和暗星云，疏散星团和球状星团以及行星状星云。人马座有多达15个梅西耶天体——这是所有星座中最多的。其中很多用双筒望远镜就可以观测到。与银河系中心有关的人马座A是一个复杂的无线电源，天文学家相信它或许包含了一个超大质量的黑洞。

恒星集团

双星

双星的两个星不仅离得很近，而且互相绕转，每个星都绕两星的质量中心转动。组成双星的两个恒星称为双星的子星，较亮的子星称为主星，亮度较小的称为伴星。在较亮的恒星中，参宿一和参宿七都是双星。已经发现的双星有7万个以上。子星相距很近的双星称为密近双星。对于密近双星可以出现下述几种现象。

双星

第一，两个子星相距很近，所以转动速度较大，因而光谱线会由于多普勒效应而做周期性位移。按照物理学中讲到的多普勒原理，光源接近观测者时，光的波长会变短些，频率会变大些(波长和频率的乘积等于光速这个常数)；光源离开观测者时，波长变长些，频率变小些。当火车经过车站不停，只拉响汽笛，我们听到汽笛的声音在火车进站时(接近观测者)很高，像个女高音；火车出站时则突然变低沉了，像个男低音(波长变长)，这就是声音的多普勒效应的表现。双星的两个子星互相绕转，如果光谱型差不多，一个在前一个在后朝着垂直于视线的方向转动，那么两个子星的光联合产生的光谱和平常一样。当两个子星转到一个离开我们，一个接近我们，那么每条谱线便由于多普勒效应而从单线变成双线；接近我们的子星的光的波长变短，谱线向波长较短的那头(紫端)移动，这称为紫移；离开我们的那个子星的光的波长变长，谱线向光谱的红端位移，这称为红移。

第二，密近双星的两个子星的轨道面法线如果和视线交成较接近90°的角度，那么两个子星就会互相掩食，这种双星称为交食双星。由于双星作为整体的亮度在变化着，所以成为周期性变星，称为食变星。在织女星(天琴座α星)附近的天琴座β星，中文名渐台二，就是一个著名的食变星，周期12.9天。

第三，密近双星的两个子星相距很近，互相施加影响，常交换物质，每个子星的演化都受到另一子星的严重影响。所以密近双星的观测和研究对于研究恒星和恒星史是十分重要的。

聚星

3个到10来个恒星在一起，组成一个体系，这称为聚星。包含3个子星的聚星称为三合星。以A、B、C表示这3个子星，如果A和B在一起，C离A、B较远，这种组态比较稳定。这时因为A和B互相绕转，A、B的质量中心(质心)又和C互相绕转，所以共有两个开普勒运动。如果3个子星彼此间的距离都差不多，则不稳定，容易瓦解。

对于四合星，有3个开普勒运动的较稳定；四边型聚星则不稳定。北斗斗柄中间那个星，中文名开阳星，就是一个著名的聚星。用肉眼可以看到开阳星近旁有一个较微弱的恒星，中文名辅星。用望远镜看开阳星，容易看出它本身也是一个双星，两子星相距14角秒(开阳星和辅星相距11角分)。以A和B表示开阳星的两个子星，以C表示辅星，后来通过光谱分析和光度测量发现，A和C都是密近双星，而B是三合星。所以开阳星和辅星一共有7个星。北极星也是三合星。

星团

十几个到几百万个恒星聚在一起所组成的集团称为星团。星团明显地分为两类：一类叫作银河星团，都比较靠近银道面，成员星从十几个到几百个。著名的昴星团，即七姊妹星团，就是一个银河星团，肉眼只看到六七个星，实际上成员星超过280个。已发现的银河星团约1000个。另一类星团叫作球状星团，成员星从几万个到几百万个，做球状或扁球状分布，越靠近中心，星越密集。银河系内已发现的球状星团有150多个，估计银河系中一共有500个左右。球状星团在银河系内的分布和银河星团完全不一样，不限于银道面附近，而是到处都有，呈大致球状的分布。两类星团的赫罗图也完全不一样。

星协

星协是一种比较特殊的恒星集团，很稀疏，很可能其成员星原来在一起，后来散开了。星协分为两类：一类叫作O星协，主要由O型星和B型星组成，大致呈球状分布。在O星协的中部常常有1~7个银河星团。已经发现，6个离我们较近的O星协的成员星在向外运动，速度为10千米/秒左右，由此可以算出在几百万年以前这些星协的成员星曾聚集在一起。已发现的O星协有50个。另一类星协叫作T星协，主要由金牛T型星组成。已发现的T星协有25个。很多T星协和O星协在一起。在猎户座中部就有一个O星协、4个T星协、4个星团。

多普勒效应

多普勒效应是为纪念奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒（ChristianJohannDoppler）而命名的，他于1843年首先提出了这一理论。主要内容为：物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高（蓝移blueshift）；当运动在波源后面时，会产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低（红移redshift）。波源的速度越高，所产生的效应越大。根据波红（蓝）移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。

恒星光谱线的位移显示恒星循着观测方向运动的速度。除非波源的速度非常接近光速，否则多普勒位移的程度一般都很小。所有波动现象都存在多普勒效应。

织女星是一个椭球形的恒星，北极部分呈淡粉红色，赤道部分偏蓝。因其自转速度较快（经测定，织女星每12.5小时自转一周），所以整颗恒星呈扁平状，赤道直径比两极大了23%。它位于赤经:18h36m56.3s；赤纬:+38°47m1.0s。

织女星的直径是太阳直径的3.2倍，体积为太阳的33倍，质量为太阳的2.6倍，表面温度为8900℃，呈青白色。它是北半球天空中3颗最亮的恒星之一，距离地球大约26.5光年。织女星的光谱分类为A0V，其温度比天狼星的A1V高一点。它仍处于主序星阶段，并通过把核心内的氢聚变成氦来发光发热。此外，织女星的质量为太阳的2.6倍，由于质量越高的恒星，其消耗燃料的速度也越快，织女星每秒放出的能量相当于太阳的51倍，因此织女星的寿命仅为10亿年，即太阳寿命的1/10。

它是天琴座最亮的星，织女星和附近的几颗星连在一起，形成一架七弦琴的样子，西方人把它叫作天琴座。