恒星

恒星（英文名：Star）是一种由巨大气体云团在引力作用下坍缩形成的自发光天体。宇宙中存在数百亿万亿颗恒星，但其中只有极小一部分能够被肉眼直接观测到。许多恒星以成对、多系统或星团的形式存在，这些恒星群的成员通常具有共同的起源，并因引力相互作用而聚集在一起。国际天文学联合会（IAU）的星名工作组（WGSN）负责制定恒星识别与命名的标准化规则。

演化过程

恒星的一生经历多个阶段，每个阶段都伴随着能量释放和内部结构的显著变化。在演化过程中，恒星通过核聚变反应将引力势能和核能转化为辐射能释放出来。这一过程中，恒星的结构和特征会发生显著变化，同时其周围环境也会对其自转和运动产生影响。通过描绘恒星的温度与亮度关系的赫罗图（H-R图），天文学家可以测量恒星的年龄和演化状态。

恒星的形成始于分子云中的引力不稳定区域，随着物质不断向中心塌缩，恒星逐渐形成并释放出巨大的能量。恒星的生命周期和最终命运强烈依赖于其初始质量和化学组成。大质量恒星在生命末期可能演化为白矮星、中子星或黑洞。恒星的演化可分为三个主要阶段：主序前阶段、主序阶段和主序后阶段。

基本特征

• 年龄：多数恒星的年龄在10亿至100亿年之间，已知最古老的恒星HD 140283年龄约为144.6亿年。
• 质量：恒星的质量决定其寿命和演化进程，大质量恒星寿命较短，而小质量恒星如红矮星则能持续数百亿年。
• 直径：恒星的大小从直径仅20公里的中子星到直径为太阳千倍的超巨星不等。
• 运动：恒星相对于太阳的运动包括径向速度和正向运动，这些运动数据有助于研究恒星的起源和星系结构。
• 磁场：磁场在恒星形成中起重要作用，年轻恒星因自转速度快而表面活动强烈。
• 温度与颜色：恒星温度与其颜色紧密相关，从最热的蓝色O型星到最冷的红色M型星，温度跨度极大。
• 辐射与光度：恒星通过核聚变产生能量，并以光和热的形式辐射出去。恒星的光度由其半径和表面温度决定。

分类分布

分类

恒星根据光谱特征可分为O、B、A、F、G、K、M七种类型，每种类型对应不同的温度范围和代表星体。例如，O型星温度最高，发出蓝白光；M型星温度最低，发出红光。

分布

恒星在宇宙中的分布极不均匀，它们聚集形成星系，星系再进一步组成星系团和超星系团。除了单独存在的恒星外，还有许多恒星以双星或多星系统的形式存在，这些系统通过引力相互作用保持稳定。

研究简史

命名

• 中国：中国古代通过星官系统为恒星编号，如河鼓二、毕宿五等，少数恒星还有别称，如北斗七星。
• 西方：西方恒星命名多采用惯称，如Sirius（天狼星）、Vega（织女星）等，这些名称历史悠久，至今仍广泛使用。
• 国际：国际天文学联合会是唯一权威的恒星命名机构，采用拜耳命名法和弗兰斯蒂德命名法等标准化命名体系。

研究简史

• 早期观测：恒星观测历史悠久，中国古代和古巴比伦天文学家都留下了丰富的恒星表和星图。
• 近代进展：17世纪以来，随着望远镜和摄影技术的发展，天文学家对恒星的观测和研究取得了重大进展，如赫歇尔父子对恒星分布的测定、赫罗图的创建等。
• 现代研究：20世纪以来，天文学家运用先进技术收集了大量恒星数据，进一步揭示了恒星的物理特性和演化规律。盖亚空间望远镜等现代天文设备为恒星研究提供了前所未有的精确数据。

特殊现象

变星

变星是指亮度随时间变化的恒星，根据亮度变化的原因可分为脉动变星、喷发变星和灾难性变星等。脉动变星的半径和光度随时间周期性变化；喷发变星则因耀斑或物质抛射事件导致亮度突然增加；灾难性变星如新星和超新星则因内部核反应失控而导致亮度急剧上升。

恒星

双星与并合

双星系统由两颗或多颗恒星组成，它们通过引力相互作用而聚集在一起。部分双星系统在形成初期会经历并合过程，产生低转速、看似更年轻的新恒星。双星并合既可以由经典双星演化引发，也可以由动力学过程引发。

相关原理

核聚变

恒星通过核聚变反应将轻元素转化为重元素并释放出巨大能量。在太阳等恒星中，氢原子核在极高温度下聚变为氦原子核，这一过程通过质子-质子链式反应实现。核聚变产生的能量是恒星发光发热的根源。

爱丁顿极限

爱丁顿极限描述了恒星辐射压力与引力平衡的极限状态。当恒星亮度超过爱丁顿极限时，辐射压力将不足以抵抗引力塌缩，导致恒星抛出大量物质形成恒星风。然而，实际观测中仍存在一些超过爱丁顿极限的超大质量恒星，其存在机制尚待进一步研究。

总结展望

恒星作为宇宙中最基本的天体之一，其研究对于理解宇宙结构和演化具有重要意义。随着天文观测技术的不断进步和理论模型的完善，我们对恒星的认识将更加深入和全面。未来，通过盖亚空间望远镜等先进设备的数据支持，天文学家将继续揭示恒星的奥秘，推动天文学的发展。