连载 | 恒星的一生（二）：主序阶段

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质量决定命运

新生的恒星有不同的大小，直径最小的不到太阳直径的一半，最大的可达20多倍的太阳直径；它们还有不同的颜色，从红到蓝。这些不同的特性，取决于恒星形成时所聚集的物质多少。如果恒星形成时聚集的物质更多，最终形成的恒星质量和体积就会更大，恒星的表面温度也会更高，因此会辐射波长更短的光而呈现偏蓝的颜色；反之，小质量的恒星表面温度通常更低，辐射出的光线中属于长波成分的红色更多，因此看上去偏红。而恒星质量大小对恒星的影响还远不止这些，它从一开始就决定了恒星的寿命，设计好了恒星生命的几乎一切剧情。

上面提到，恒星的颜色（本质上是光谱能量分布特征）与恒星表面的有效温度有关。这样一来，通过研究恒星光谱特征，我们就可以了解恒星的温度信息。哈佛大学天文台的皮克林从19世纪末开始，组织以安妮·坎农为首的十几位女天文学家，开展了大规模的恒星光谱分类研究。他们的研究成果最终形成了著名的恒星光谱分类方法：哈佛分类法。按照哈佛分类法，恒星按表面有效温度依次降低的顺序可以分为O-B-A-F-G-K-M几类。每一种光谱型又可以根据谱线相对强度分为1到10共十个次型。典型的O、B型星呈现蓝白色，恒星分类越靠近M型，则呈现更红的颜色。

安妮·坎农照片（摄于1922年）

图片来源：By New York World-Telegram and the Sun Newspaper [Public domain], via Wikimedia Commons

不过，哈佛分类法只考虑到了恒星的有效温度，没有考虑恒星之间还存在光度的差别。20世纪40年代，美国叶凯士天文台的威廉·摩根、菲利普·基南和伊迪丝·凯尔曼在哈佛分类法的基础上，提出了同时考虑温度和光度的叶凯士分类法（MKK系统），即在哈佛分类标记后面加上一个罗马数字来表示恒星光度，即：I，超巨星；II，亮巨星；III，正常巨星；IV，亚巨星；V，主序星；VI，亚矮星；VII，白矮星。太阳是一颗G2V型恒星，即G型恒星第2个次型的第V种，属于主序星。

太阳大气的图像

图片来源：NASA/SDO（太阳动力学天文台）

不同光谱型主序恒星的颜色、大小比较（太阳是G型主序恒星）

图片来源：©Rursus/维基百科

何谓“主序”

那么“主序”一词的来历是什么呢？这必须要说到恒星天文研究中很重要的一张图——赫罗图（见下方），图的横坐标是横行的颜色（或者温度），纵坐标是星等（或者光度）。天文学家将大量的不同恒星按照这两个特征画在一张赫罗图上，发现大部分恒星落在斜对角的一个条带上（图中标示的“主星序”）。这个条带英文叫做“Main Sequence”，翻译成汉语就是“主（星）序”。

银河系内恒星的赫罗图

图片来源：ESO/维基百科