恆星天文學

恆星是應用數理統計方法研究恆星、恆星集團和星際物質的分佈和運動特性的天文分支學科，始於F·W·赫歇爾對恆星的大量觀測和研究。他於1783年分析恆星自行資料時發現了太陽在宇宙空間中的運動，並定出了它的速度和趨向點。隨後人們開始了恆星計數和編制各種天體星表的工作。

1837年，B.R. 斯特魯維等開始測定恆星的三角視差（地球軌道在恆星處的張角），也就是測定它們的距離。繼而人們開始研究人們所在的恆星系統的三維（立體）結構和運動情況。

恆星光譜分類和赫羅圖的出現大大地促進了恆星天文學的發展。到20世紀，造父變星周光關係對於恆星及其系統距離的測定提供了巨大的方便。人們開始對銀河系有了一個初步的概念：直徑約十萬光年的扁平盤狀結構外加一個球狀的暈，太陽位於盤面上離中心約直徑的四分之一處。

第二次世界大戰後發展起來的射電天文學為恆星天文學提供了有力的工具。利用中性氫21釐米譜線研究銀河系中中性氫雲的分佈，證實了銀河系的懸臂結構，為解釋它而發展了密度波理論。星系動力學發展了起來。人們研究星系中物質的分佈與星系旋轉的關係，恆星速度彌散度的規律，恆星系統的引力穩定性等課題。伊巴谷衞星的觀測資料將大大地改進有關恆星的距離和銀河系尺度方面的知識。 ^[1] 

恆星天文學是研究恆星、星際物質和各種恆星集團的分佈和運動特性的天文學分支學科。由於恆星為數眾多，恆星天文學不能採用討論單個恆星的辦法，而主要藉助於統計分析和數學方法來進行研究。

恆星天文學的資料取自天體測量學、天體物理學和射電天文學獲得的各種數據，包括恆星的視差、位置、自行、星等、色指數、光譜型、光度級和視向速度等，以及恆星的誕生、演化、發展等各階段的科學，都屬於此範疇內。

恆星天文學作為一門學科是由老赫歇耳通過對恆星的大量觀測和研究開始的。1783年他首次通過分析恆星的自行發現了太陽在空間的運動，並定出了運動的速度和向點。

小赫歇耳繼承和發展了其父開創的事業，在恆星計數、雙星觀測和編制星團和星雲表方面進行了大量的工作。 ^[2] 

恆星天文學作為一門學科是由F.W.赫歇耳通過對恆星的大量觀測和研究開始的。1783年他首次通過分析恆星的自行發現了太陽(在空間的)運動，並定出了運動的速度和向點。J.F.赫歇耳繼承和發展了其父開創的事業，在恆星計數、雙星觀測和編制星團和星雲表方面進行了大量的工作。

1837年В.Я.斯特魯維等測定了恆星的三角視差，從此便開始了測定恆星距離的工作。1887年Л·О·斯特魯維從對恆星自行的分析中估計了銀河系自轉的角速度。十九世紀中葉天體物理學開始建立後，恆星光譜分析為恆星天文學提供了重要資料。1907年K.史瓦西提出恆星本動速度橢球分佈理論，開創了星系動力學。

1912年，勒維特發現造父變星的周光關係，成為測定遙遠星團的距離的有力武器。由此，人們才對銀河系的整體圖像，以及太陽在銀河系中的地位，有了比較正確的認識。1905～1913年，赫茨普龍和H.N.羅素創制了赫羅圖，對了解恆星的演化和推求其距離提供了有力的手段。

1918年，沙普利分析了當時已知的100個球狀星團的視分佈，並用周光關係估算出它們的距離，得出了銀河系是一個龐大的透鏡形天體系統和太陽不居於中心的正確結論。1927年，荷蘭的奧爾特根據觀測到的運動數據證實了銀河系自轉。此外，銀河系次系、星族、星協概念的建立和證實，對變星和星團、星雲的研究和探討恆星系統的結構作出了重要的貢獻。

射電天文學的發展為恆星天文學提供了一種有力工具。1951年，人們開始利用中性氫21釐米譜線研究銀河系內中性氫雲的分佈。1952年證實銀河系的旋臂結構。1958年發現銀河系中心的複雜結構和銀核中的爆發現象。六十年代以來，相繼發現幾十種星際分子的射電輻射。這些用光學方法所未能得到的觀測結果，對研究銀河系自轉、旋臂結構、銀核和銀暈都是非常寶貴的。

星系動力學從二十年代以來有很大的發展。1942年，林德布拉德提出了形成旋臂的“密度波”概念，以期克服旋渦星系的形成和維持旋臂的理論困難。1964年以來，林家翹等人發展了密度波理論，並且探討星系激波形成恆星的理論。 ^[2] 

18世紀之前

前134年 - 喜帕恰斯（Ἳππαρχος）創造恆星的視亮度（光度）的概念，並編制了有1，025顆恆星的星圖。

1596年 - 大衞·法比利薩斯注意到米拉的光度變化。

1672年 - Geminiano Montanari注意到大陵五的光度變化。

1686年 - Gottfried Kirch 注意到天鵝座χ的光度變化。 18世紀

1718年 - 愛德蒙·哈雷經由比較希臘時代的天體位置記錄，發現恆星自行。

1782年 - 約翰·古德利克注意到大陵五的光度變化，並推測是食雙星。

1784年 - 約翰·古德利克發現第一顆造父變星（仙王座的造父一）。

19世紀

1838年 - Thomas James Henderson、瓦西里·雅可夫列維奇·斯特魯維和白塞耳測量出恆星的視差。

1844年 - 白塞耳解釋天狼星和南河三的位置擺動是因為有看不見的暗澹伴星。

20世紀

1906年 - 亞瑟·愛丁頓開始用統計學研究恆星的運動。

1908年 - 李維特發現造父變星的周光關係。

1910年 - 赫茲史普和羅素各自研究恆星的光度和光譜的關聯。

1924年 - 亞瑟·愛丁頓發展出主序星的質光關係。

1929年 - 喬治·伽莫夫提出氫的核融合是恆星能量的來源。

1938年 - 漢斯·貝特和Carl von Weizsacker詳述恆星內部的pp鏈和碳氮氧循環。

1939年 - Rupert Wildt認為負氫是使恆星變得不透明的重要離子。

1952年 - 沃爾特·巴德區分出造父變星有造父Ⅰ和造父Ⅱ兩類。

1953年 - 弗雷德·霍伊爾預測碳12在恆星內部的高温下可以經由三氦反應生成。

1961年 - 林忠四郎發表恆星是完全對流體時，演化路徑的林軌跡。

1963年 - 弗雷德·霍伊爾和William A. Fowler提出超重質量恆星的想法。

1964年 - 錢德拉塞卡和理查德·費曼發展出脈動星在一般相對論下的理論，並且表示超重質量恆星的不穩定性受到一般相對論的支配。

1967年 - Eric Becklin和Gerry Neugebauer在10微米的波長髮現Becklin-Neugebauer天體。 ^[3] 

現階段的恆星天文學所研究的主要內容有：星系中物質的分佈同星系旋轉的關係；恆星速度彌散度的規律；恆星系統的引力穩定性；球狀星團和星系的動力學結構和演化以及星系動力學中“第三積分”（即除能量和角動量兩個積分外）是否存在的問題等。對這些問題的研究都已取得一定程度的進展。

此外，人們推測在球狀星團和星系團中可能存在大質量緻密天體（黑洞）。以廣義相對論為基礎的強引力場星系動力學正在形成中。

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氣體和塵埃密集的雲霧狀天體——星雲被認為是宇宙孕育恆星的“子宮”。一項新研究預測，在距太陽系400光年遠的地方，一個新的恆星“即將”誕生。孕育這個恆星的將主要是質量是太陽兩倍的暗星雲Barnard　68。研究表明，這個位於蛇户座的雲霧狀天體已開始呈現不穩定狀態。而一個質量只有它十分之一的星雲正在迅速接近並“快要與它相撞”。

西班牙卡拉爾·阿爾託天文台負責人若昂·阿爾維斯和德國慕尼黑大學的安德烈亞斯·布爾克特當天在一份聲明中説，他們通過超級計算機的模擬試驗得出結論，這次相撞將會使Barnard　68的密度和温度升高超過臨界點，這時暗星雲將在引力作用下開始凝聚過程，最終孕育出新的恆星。他們説，這顆恆星將在20萬年內誕生，從天文學時間尺度來看，這個速度已經非常“快”了。在這顆恆星的周圍，有可能會形成一些行星。這也意味着，我們的太陽系可能要多出一個新鄰居。

Barnard　68是暗星雲，不會反射恆星和其他物體發出的光線，因此目前人類還看不到它。這項研究成果已發表在美國《天體物理學雜誌》上。 ^[4]