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天文中的“相图” 精选

已有 5807 次阅读 2020-12-2 09:40 |个人分类:思考|系统分类:科研笔记

天文中的相图

中国科学院国家天文台

钱磊

(本文已发表在中国科学院国家天文台微信公众号)

相图,本质是一种参数空间分布图。它是研究物态的重要工具。如我们所熟知的,通过水的相图,可以区分水的不同状态(图1)。由于可以控制实验条件,所以可以将压强和温度构成的参数空间填满,使得相图的各个部分看起来都是连续的。我们对天体性质的探索也和对物质性质的探索一样,是在探索天体在参数空间中的分布,这本质上就是在绘制天体的相图

1. 水的相图(图片来源于网络)

 

天文学中最著名的相图应该是恒星的颜色-星等图,即所谓赫罗图(图2Gaia卫星给出的赫罗图)。从赫罗图上的恒星分布我们知道了大部分恒星位于一条主序带上,还有一些恒星离开了主序,分布在红巨星分支、水平分支等位置。从这些位置的恒星数量我们可以大致估计恒星待在这些位置的时间长度的比例。因为主序上恒星数量众多,根据数量比我们知道恒星大部分时间待在主序上。也就是说,恒星的光度和温度基本恒定,这也是的其中一层意思。原来观测的恒星较少的时候,赫罗图上的一些结构不太明显,比如白矮星序列。而在Gaia发布的赫罗图中,白矮星序列已经非常明显了。