主序带恒星分类介绍

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以前为一些活动做的图文，在这里也发下吧，有不合的地方欢迎讨论

所谓主序带（Main Sequence），是恒星生命中最“稳定”、也是最长的一个时期，它们正以氢为燃料，在核心中进行核聚变，释放出巨大的能量。
为了更好地理解这些恒星，天文学家按照它们的光谱类型（温度）和亮度将主序带恒星分为不同的类别，常用的分类系统叫做哈佛光谱分类法，主要分为：
O、B、A、F、G、K、M七大类（OBFGKM）

为了记忆这七种类型，英文中常用口诀是：
“Oh Be A Fine Girl/Guy, Kiss Me.”

以下分别介绍每一类的特点

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M型主序星，一般称作红矮星。作为恒星的最低配置，在宇宙中最为常见，即使按保守估计也占到所有恒星的三分之二以上。

由于内部的氢元素核融合的速度缓慢，它们暗弱，但也拥有较长的寿命。

质量低于0.25太阳质量的红矮星会有充分的对流，氦会在恒星内部均匀分布，而不会在核心累积，这样的红矮星不会膨胀成红巨星，而是会转变成蓝矮星，直至氢耗尽时变成白矮星。

0.25倍太阳质量以上的红矮星，内核会有氦的堆积，因此会经历类似红巨星的阶段，但无法达成氦闪（核心压强不足）。然后红巨星包层向外扩散，形成氦白矮星。

代表恒星：较多，主要因喜闻乐见的系外行星而进入大众视野

比邻星（Proxima Centauri）– 距离太阳最近的恒星。
TRAPPIST-1 – 拥有7颗类地行星，其中至少3颗在“宜居带”，是研究系外生命的热门目标，被誉为“第二太阳系”。
巴纳德星（Barnard’s Star） – 拥有已知最快的自行运动（在天空中移动速度最快）。
Gliese 581 – 早期出圈恒星，因发现有行星在“宜居带”
Ross 248 – 是一颗靠近太阳方向移动的恒星，约38000年后会比比邻星更靠近太阳。
COROT-7 – 其行星COROT-7b的性质非常奇特。

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K型主序星，又名橙矮星，与现今的红矮星相比活动更加稳定，适宜寻找宜居系外行星。

橙矮星的质量仍然不足以解锁氦聚变，但环绕氦核的氢会达到足够的温度和压力进行聚变，形成氢燃烧壳层，并导致恒星外层膨胀和冷却，进入亚巨星分支。

代表恒星：

南门二B（Alpha Centauri B）– 距离太阳最近的恒星之一，可能和比邻星一样拥有自己的行星。
天苑四（Epsilon Eridani）– 距离太阳最近的恒星之一（10 ly），拥有自己的行星。

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G型主序星，即黄矮星，是太阳这类稳定且寿命较长的恒星。

当这样的恒星核心氢枯竭，形成氦中心核和氢丰富的外层时，初时中心温度降低，氦核收缩，壳层氢燃烧，体积膨胀，表面温度降低，进入亚巨星支。随后氦核进一步收缩，中心温度上升，核区电子简并，壳层氢继续燃烧，体积继续膨胀，恒星包层产生对流，进入红巨星支。

当中心温度上升至临界点，核心氦开始燃烧，电子简并解除，进入水平分支，外壳层继续发生氢燃烧，温度增加，而氦核膨胀吸热，光度下降。

直到中心氦枯竭，变成碳氧核，核反应趋于停止，开始收缩；外层压力和温度上升，核心外层又有一层氦开始燃烧，同时氦燃烧壳层外的氢壳层继续燃烧，进入渐进巨星支。

氦壳层然烧停止后，氦壳层收缩，加热外层的氢壳层，导致增加的氢壳层燃烧，产生更多的氦。氦在惰性氦壳层上大量产生，质量不断增加并收缩。最终达到临界温度并产生氦闪，并产生热脉冲，抛射红巨星的包层，生成行星状星云。

最终水尽鹅飞，碳氧核核坍缩成白矮星。

代表恒星：

太阳（Sun）
天仓五（Tau Ceti）– 距离太阳最近的恒星之一（12 ly），拥有自己的行星，其中已知有2颗在“宜居带”。

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GJ229

Enceladus 发表于 2025-5-21 17:16
M型主序星，一般称作红矮星。作为恒星的最低配置，在宇宙中最为常见，即使按保守估计也占到所有恒星的三分 ...

说个别的，特拉比斯特-1作为极小质量红矮星，首先紫外线几乎没有就是个问题（不能支持生命进化），忽视紫外线问题的话，耀斑活动极多，并且行星必然潮汐锁定，这俩问题更加重量级，我感觉0.25太阳质量以下的红矮星基本上可以一票否决生命了，0.25～0.4太阳质量的也不太行

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GJ229 发表于 2025-5-21 21:29
说个别的，特拉比斯特-1作为极小质量红矮星，首先紫外线几乎没有就是个问题（不能支持生命进化），忽视紫 ...

似乎低质量红矮星从生成到基本稳定需要1-2Gyr，然而很多年龄5Gyr的恒星活动都很活跃，早期只会更甚

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F型主序星，即白黄矮星，质量比太阳稍大，温度较高，光度更强，寿命相对较短（数十亿年）。这类恒星核心氢聚变更迅速，辐射压相对增强，演化节奏快于黄矮星。

一些研究表明，围绕F型主序星运行的行星也有可能孕育生命。然而，相对于G型主序星，不仅恒星寿命更短，紫外线辐射也更强，从长远来看，这可能对DNA分子产生极为不利的影响。

代表恒星：

南河三A（Procyon A） – 距地约11.5光年，正在向亚巨星过渡。拥有伴星Procyon B（一颗白矮星）。
HD 49933 – 位于麒麟座，是太阳振荡研究中的重要对象。

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A型主序星，按理说该叫白矮星，并非已演化的白矮星，而是处在主序阶段的高温、高亮度恒星。色泽发白乃至略带蓝色，拥有快速的自转和强烈的氢谱线。

与寿命长、稳定的暖系恒星不同，A型主序星生命节奏更快，其主序寿命仅为约20亿年或更短，这决定了其后续演化也更为剧烈。

代表恒星：

织女星（Vega） – A0型主序星，距地球25光年，是北天最亮星之一，定义了视星等的零刻度线，可能拥有尘埃盘。
牛郎星（Altair） – 牛郎星自转很快，以至于形状扁率较大。
天狼星A（Sirius A） – 全天最亮恒星。

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B型主序星，不能叫矮星了，俗称蓝巨星，辐射能力非常强。表面温度能够达到太阳的两倍以上，因此颜色发蓝，绝对星等大部分能达到负数。

蓝巨星的演化与中低质量恒星有明显区别。恒星内部的氢燃烧通过CNO循环进行，内部温度更高，辐射压对维持恒星的力学平衡起更大的作用，主序寿命更短；氦核不再是简并的，碳和更重元素的燃烧可以平稳进行；核心区域反应产生的能量主要以对流的方式向外传递（蓝巨星因核心区域温度极高，辐射不及能量产生速度，所以核心以对流方式传能，同时外层温度足够高，辐射效率强，因此外壳以辐射传能；红矮星核心区域温度低，能量产生缓慢，辐射难以有效传出，所以整个恒星主要靠对流传能）。

对于质量大于太阳4倍的蓝巨星，可以在生命晚期触发碳聚变，在核心积聚氧、氖、镁，但无法形成超新星，因此仍然只能以巨大的恒星风将外面的壳层抛出，留下的就是以氧氖镁为核心的白矮星。

质量更大的恒星（太阳10倍以上）将继续氖融合，但是从此刻起的演变是很快的，外壳通常来不及反应出变化。碳核在数百年至上千年内生成氖核，氖核在数年间生成氧核，氧核在一年内生成硅核，硅核不到一天时间就会生成铁核，遇到结合能刺客，聚变反应卒，原地趋势形成II型超新星并生成中子星。

还有一种特殊情况，当一颗大约有8到10倍太阳质量的恒星走到生命尽头时，核心会积聚氧、氖、镁。这个核心压强已经很高，依赖电子简并压力勉强支撑结构，但镁会俘获电子，触发电子简并崩溃导致引力坍缩，随后发生爆炸性氧聚变，形成II型超新星并生成中子星（SN 1054很可能源于此过程）。

代表恒星：

参宿五（Bellatrix） – B2型主序星，质量为太阳的8.6倍，是猎户座主星之一。
大陵五Aa1（Algol Aa1） – B8型主序星，大约730万年前曾以10 ly以内的距离经过太阳系。当时其视星等约为−2.5等，比现在的天狼星明亮得多。其对奥尔特云造成轻微扰动，从而增加了进入内太阳系的彗星数量。
天狼星B（Sirius B） – 早期曾为B型主序星，估计质量约为太阳的5倍左右。

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O型主序星，代表宇宙中最重量级的一批恒星，是质量极高、寿命极短、能量极强的恒星类型。

由于其质量巨大，O型星核心温度极高，氢迅速通过CNO循环方式燃烧，能量极快释放，导致主序阶段仅维持几百万年，远远短于太阳的寿命。

当核心氢枯竭后，核心开始收缩，氦在高温下点燃，快速进入红超巨星阶段。由于质量巨大，核心无需电子简并即能继续升温，依次点燃碳、氧、氖、硅等更重元素，最终形成一个铁核，在不到一秒内坍缩成中子星（恒星质量在太阳的40倍以下）或黑洞。外层在核心回弹或中微子冲击下剧烈爆炸，释放出巨大能量，形成极其明亮的II型或Ib/c型超新星，向宇宙喷发重元素。

质量超过约120倍太阳质量的恒星通常无法进入典型的主序带，炽热的内核促使强烈对流主导能量传输，将大量能量直接从核心向外输送，恒星表层被迅猛的恒星风和辐射吹走，氢层迅速丧失，暴露出内部炽热的氦、碳等高温核聚变产物，初始状态即为沃尔夫拉叶星。

代表恒星：

参宿一Aa（Alnitak Aa） – 猎户腰带三星之首，光度达到太阳的27万倍。
屎星（Mu Columbae）– 位于天鸽座（要素过多。。。），擦线O型主序星，虽然视星等只有5等，但这是在1500光年的距离下。

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