明星人口和运动

主要人口类型

1944年出生于德国天文学家沃尔特Baade宣布成功解析成恒星的中心仙女座星系M31,和它的两个椭圆的同伴,两个同伴M32和NGC 205。他发现,仙女座星系以及随之而来的中部地区是解决非常微弱的震级比外旋臂M31的领域。此外,通过使用板不同的光谱灵敏度和彩色过滤器,他发现这两个椭圆星系和螺旋中心的红巨星作为他们最聪明的明星而不是蓝色的主序恒星,如旋臂的情况下。这一发现让Baade表明,这些星系,银河系,由两个种群的恒星是不同的物理性质以及它们的位置。他应用这个词人口我的明星构成仙女座星系的旋臂和大部分可见在银河系的恒星系统附近的太阳。他发现,这些人口我对象仅限于平圆盘的螺旋和建议他们缺席完全这样的星系和椭圆星系的中心。Baade指定为人口二世明亮的红巨星,他发现在椭圆星系和仙女座星系的核心。其他对象,似乎包含这个类的是最亮的星星球状星团的星系。Baade进一步表明,高速恒星附近太阳是人口第二的对象是通过磁盘。

由于巴德开创性工作在其他星系本地组(集群星系银河系所属),天文学家们立即应用的概念两个星系的恒星数量。可以隔离各种组件的星系到两个人口类型运用运动学的想法不同人群提出的仙女座系统和他们的立场动力银河轨道特性和相关的理论z距离(距离银河系的平面以上)为不同的恒星。许多这些对象的运动速度是人口的主要来源数据分类。人口的I分量星系,高度有限的平面系统,包含开放等对象星团和B明星阿,造父变星,发射星云,中性氢。人口第二组件,分布在一个更近球形的体积空间,包括球状星团,RR天琴座的变量、高速恒星和其他某些罕见的对象。

随着时间的进展,这是天文学家可以进一步细分不同人群的星系。这些细分范围从近球形”光环人口II”系统很薄”极端的人我”系统。每个细分被发现包含(但不完全)特征类型的恒星,甚至可能把一些变星的类型划分为子组根据他们的人口细分。ab型的RR天琴座的变量,例如,可以分为不同的组光谱分类和意味着时间。那些平均时间超过0.4天的人归类为光环人口二世,而那些时间小于0.4天被放置在“磁盘数量。”同样,长周期变量被分成不同的组,这样那些时间少于250天,相对早期的光谱类型(早于M5e)被认为是“中间人口二世”,而长期变量落入了”老年人口我”的类别。作为动态属性更彻底调查,许多天文学家星系的恒星群落划分为一个“薄圆盘,”一个“厚磁盘,”和“光环”。

物理差异的了解恒星的数量变得越来越清晰在1950年代与改进的计算恒星演化。Evolving-star模型表明,巨人和超巨星发展对象最近来自氢的疲惫后的主序星核。当这个成为更好的理解,它被发现光度这样的巨头不仅是一个函数的初始主序恒星的质量他们但也依赖于化学进化而来作文的恒星大气。因此,不仅是巨人的存在在不同的恒星数量理解,但巨人之间的区别与关系的主序星集团是理解恒星的化学。

同时,确定取得新进展丰度明星不同的人口类型的高色散光谱获得与大型反射望远镜有折轴集中安排。增长曲线分析表明毋庸置疑,这两个人口类型表现出截然不同的化学反应。1959年h·劳伦斯Helfer乔治Wallerstein,的杰西·l·格林斯坦美国表明球状的巨星集群有化学丰度完全不同的吗人口我典型的等明星太阳。人口二星的丰度低得多沉重的元素的数量从5或10倍到数百倍。重元素的总数量,Z,我星星为典型的人口是0.04(质量百分比的所有元素的原子重量重氦,一个常见的做法在计算恒星模型)。的值Z光环人口球状星团,另一方面,通常是小如0.003。

进一步区别这两个人口明显是恒星演化的研究先进。发现人口二世是完全由恒星非常老了。估计人口二世时代的明星不同的多年来,根据计算模型的复杂程度和观察的方式球状星团安装这些模型。他们已经从10不等⁹2×10年¹⁰年。最近比较这些数据建议光环球状星团年龄大约1.1 - -1.3×10¹⁰年。美国天文学家的作品艾伦Sandage和他的合作者无疑证明了球状星团的年龄范围是相对较小的,巨大的分支机构的详细特征colour-magnitude图与年龄和小型化学丰度的差异。另一方面,明星的人口我发现有一个广泛的年龄。恒星协会明亮的蓝色主序恒星和星系集群有几百万年的年龄(星星仍在形成的过程中)的几百万年。最近的恒星太阳的研究表明年龄的混合物与相当数量的恒星的年龄对10的顺序⁹年。仔细搜索,然而,表明没有太阳附近的星星和没有任何星系团比球状星团。这是一个迹象表明球状星团,因此人口第二对象,第一个星系的形成,人口我以来,已形成恒星。

简而言之,随着恒星的理解人口增长,人口划分成我和人口二世成为理解的三个参数:年龄,化学组成,运动学。第四个参数空间分布,显然似乎是另一个表现运动学。这三个之间的相关性参数不完美但星系似乎相当不错,尽管尚不清楚是否这些相关性是适用于其他星系。各种类型的星系探索更完全,很明显,在星系的混合种群与哈勃类型。螺旋星系如银河系有人口集中在螺旋和二人口分散在厚厚的磁盘和/或一个球形的光环。椭圆星系几乎是纯人口二世,而不规则的星系是由厚磁盘的人口,只有少量的人口二星。此外,人口随星系质量;银河系的同时,一个巨大的螺旋星系的例子,不包含恒星的年轻年龄和低重金属丰富,低质量星系,如矮次品,包含年轻、低重元素恒星,重元素形成的恒星并没有继续在这么小的星系。

的恒星的光度函数

恒星的光度函数的相对数量的描述星星不同的绝对光度。通常用于描述星系的恒星各个部分的内容或其他团体的恒星,但它通常是指恒星的绝对数量不同的绝对大小在太阳附近。这种形式通常被称为范Rhijn函数,荷兰天文学家的名字命名的彼得·j·范Rhijn。是一个基本的范Rhijn函数基准为当地星系的一部分,但它并不一定代表面积比的直接太阳附近。调查人员发现在银河系其他地方,和在外部星系星团(以及),的形式光度函数从范Rhijn函数在各方面有所不同。

的光度函数的详细测定太阳附近是一个极其复杂的过程。困难是由于(1)现有调查的不完备的恒星的光度任何样本空间和(2)不确定性的基本数据(距离和大小)。在确定货车Rhijn函数,它通常是可取的指定什么体积的空间采样和国家明确的不完备和数据处理不确定性的问题。

一般有四种不同的方法确定当地的光度函数。大多数情况下,三角视差受聘为基本样本。替代但不太确定方法包括使用光谱视差,它可以涉及更大的空间。第三种方法需要使用意味着视差给定的一个明星适当的运动视星等;这个收益率统计样本的恒星大约距离已知的和统一的。第四个方法涉及检查适当的运动和分布切向速度(恒星对象移动的速度在直角的视线)附近的恒星太阳。

因为太阳附近恒星的混合物不同年龄段和不同类型,很难解释van Rhijn函数物理术语无追索权的其他来源的信息,如各种类型的星团的研究,年龄,和动态的家庭。球状星团是最好的样本用于确定老恒星的光度函数有一个低的重元素丰度(人口二世明星)。

球状星团光度显示功能引人注目的峰在绝对星等米_V= 0.5,这显然是由于恒星的浓缩在那级水平分支的集群。这山峰的高度数据相关的丰富的水平分支,这是反过来与年龄和集群中的恒星的化学成分。比较观察M3光度函数与范Rhijn函数展示了恒星的损耗,相对于暗星,绝对大小比约米_V= 3.5。这差异是重要的讨论范Rhijn函数的物理意义和不同年龄的光度函数集群将在下面更充分地处理。

许多研究组件的明星开放的集群表明,这些对象的光度函数相差很大。两个最明显的差异是绝对光度明亮恒星的过剩和underabundance与否的星星微弱的绝对光度。太多鲜艳的一端显然与集群的年龄(从主序决定避开点)的年轻星团有更多的高发光的星星。这是完全可以理解的集群的演化,可以占到详细的计算恒星的进化速度不同的绝对大小和质量。例如,年轻的光度函数集群h和χ英仙座范Rhijn函数相比,清楚地显示了大量过剩的明亮的恒星的非常年轻的年龄集群的,这是10⁶年。恒星演化的计算表明,在一个额外的10⁹或10¹⁰年所有的这些明星会进化,从明亮的光度函数结束时消失。

在1955年第一个详细试图解释一般范Rhijn光度函数的形状是由美国天文学家奥地利出生的埃德温·e·萨尔皮特,他指出,这个函数的斜率变化近了米_V= + 3.5是最有可能的结果损耗的恒星亮度超过这个极限。萨尔皮特指出,这个绝对光度非常接近落荒而逃点的主序星的年龄等于最古老的太阳能neighbourhood-approximately 10¹⁰年。因此,所有的恒星的光度函数与微弱的绝对大小没有受到损耗数量因为恒星演化,因为没有足够的时间已经从主序列。另一方面,明亮的恒星的排名绝对光度不同耗尽了进化,所以亮度函数的形式在这个范围内是一个复合曲线由恒星的年龄范围从0到10¹⁰年。萨尔皮特猜测可能存在一个长期有效的函数,所谓的生成函数,它描述的初始分布光度,考虑到所有恒星形成的时候。然后,通过假设在太阳附近的恒星形成率均匀自今年初过程和通过使用可用的计算不同质量的恒星的演化速度和光度,他表明可以应用一个校正van Rhijn函数以获得初始亮度函数的形式。比较不同年龄已经表明,这些集群的疏散星团同意更紧密地与初始形成比范Rhijn函数功能;特别是年轻的星团。因此,调查人员相信,形成功能,所派生的,是一个合理的代表恒星光度的分布形成的时候,即使他们不确定的假设统一的恒星的形成速度可以准确真实的或者是统一整个星系。

上面说,疏散星团光度函数显示两个差异相比,范Rhijn函数。首先是由于恒星的进化从明亮的光度函数这样年轻有太多星团的高亮度,与太阳能相比。第二个差异是非常古老的集群如球状星团恒星high-luminosity太少,与范Rhijn函数相比,这显然是恒星演化的结果离开主序。然而,明星不完全消失的光度函数;大多数成为白矮星同时出现微弱的结束。在他的早期形成的比较函数与光度函数星系团,Sandage计算白矮星的数量预计在不同的集群;现在搜索这些对象在几(例如,集群毕星团支持他的结论。

开放集群也不同意微弱end-i.e van Rhijn函数。,绝对比大约大小微弱米_V= + 6。十有八九这主要是因为另一个的损耗,对集群动力学影响的结果,是由于内部和外部的力量。恒星的低质量的集群逃离系统在某些常见的条件。这些集群的形成功能可能不同于硝酸作用和可能排除微弱的星光。进一步影响的结果是有限的时间星星凝结;非常年轻的星团很少有微弱的星光,部分原因是没有足够的时间为他们已经达到了他们的主序光度。

的太阳附近的恒星密度

的密度分布星星附近的太阳可以用来计算材料的质量密度的形式(明星)在太阳的距离内的星系。因此利益不仅来自恒星统计的角度还与星系动力学。原则上,可以计算密度分布集成的恒星的光度函数。在实践中,由于不确定性的光度函数变化的微弱的结束,因为在明亮的目的,不仅仅是当地的密度分布推导出不同研究之间也没有协议的最终结果。

附近的太阳、恒星密度可以确定从邻近恒星的各种调查和评估它们的完整性。例如,侦查(研究财团在邻近恒星)寻求所有的恒星在10秒差距的太阳和太阳附近发现了一个密度约为0.003星每立方光年。

的密度可以结合分布的恒星luminosity-mass获得质量密度的关系在太阳附近,其中包括只星星而不是星际物质。这个质量密度约为0.001每立方光年太阳质量。

各种类型的恒星的密度分布

检查什么样的明星为整体密度分布的直接太阳附近,各种统计抽样参数可以应用于目录和明星的列表。这样一个过程的结果是总结的表,列出了一些类型的对象,并提供计算的意思密度在一个适当的体积以太阳为中心。注意,数据给出的数密度。

最常见的明星和那些最有助于当地的恒星质量密度红矮星米(dM)明星,提供明星每立方0.0026光年。白矮星很难观察,其中很少是已知的,是更重要的贡献者之一。

恒星密度的变化

恒星密度在更广泛的太阳能地区超过10秒差距并不完全统一。最明显的变化发生在z方向,上下飞机的星系,其中数密度迅速下降。这将是单独考虑。平面内的变化更困难的问题是处理。

密度变化是早型恒星(即引人注目。,星星of higher temperatures) even after allowance has been made for interstellar absorption. For the stars earlier than type B3, for example, large stellar groupings in which the density is abnormally high are conspicuous in several galactic longitudes. The Sun in fact appears to be in a somewhat lower density region than the immediate surroundings, where early B stars are relatively scarce. There is a conspicuous grouping of stars, sometimes called theCassiopeia-Taurus协会,重心在大约600光年的距离。早型明星很容易明显不足,例如,在的方向星座珀尔修斯在距离600光年之外。当然,附近的恒星密度关联是惊人的异常为早型太阳附近的星星。早型明星2000光年内明显集中在消极的银河纬度。这是一个表现的现象称为“古尔德带”,附近明亮的恒星在这个方向上的倾斜对银河系平面,由英国天文学家首次指出约翰赫歇尔在1847年。这样的异常行为是真的只有附近的太阳;微弱的B恒星严格集中在银河系赤道。

一般来说,大型恒星附近密度的变化太阳不太明显的晚型矮星(低温)比前面的类型。这一事实是解释为恒星的混合的结果轨道长时间间隔的老明星,主要是那些明星后光谱类型。年轻恒星(O B类型)仍接近其中的恒星形成区和显示一个共同的运动和常见的浓度由于初始地层分布。有趣的是在这个连接,a类型的恒星在星系的浓度经度160°- 210°与类似的浓度一致氢检测到的21厘米线辐射。相关性早型恒星密度之间的一方面和星际氢气是明显但不固定;有地区中性氢浓度存在,但没有找到异常恒星密度。

上面讨论的变化主要是小型恒星密度的波动,而不是大规模的现象非常明显在其他星系的结构。很明显从外部星系的研究在自然中存在的恒星密度范围是巨大的。例如,恒星的密度在附近的中心仙女座螺旋星系已经决心等于100000太阳质量每立方光年,而密度的中心小熊座矮椭圆星系每立方光年只有0.00003倍太阳质量。

恒星密度的变化z距离

所有恒星,恒星密度上方和下方银河盘面的变化随高度迅速降低。明星不同的类型,然而,表现出不同的行为在这方面,这个趋势的一个重要的线索的明星出现在不同的恒星数量。

的光度函数星星银河是不同的在不同的纬度,这仍然是另一个现象与z分配不同类型的恒星。在一个高度z= 3000光年绝对星等的恒星13和微弱的那么丰富的银道面,星星和绝对的级0耗尽了100倍。

的值规模高度的各种对象形式的基础隔离这些对象在不同人口的类型。集群和开放等对象造父变星有很小的规模高度值的对象大多数局限于银河系的平面,而球状星团和其他极端人口第二对象有规模的成千上万的秒差距,表明很少或没有集中在平面上。这些数据和恒星密度的变化z距离恒星的混合物轨道类型。他们显示了从这些恒星近圆轨道,严格限制在一个非常平坦体积集中在银道面高椭圆轨道的演艺明星,不限于飞机。

适当的运动

适当的运动的直接邻居的星星太阳通常非常大,相比与其他的恒星。17个光年内的恒星太阳的,例如,范围从0.44到10.36弧秒。后者的价值巴纳德星最大的明星,这是适当的运动。的切向速度巴纳德星90公里/秒,从它的径向速度(−110.5公里/秒)和距离(6光年),天文学家已经发现其空间速度(速度对太阳总)是143公里/秒。这颗恒星的距离是速降;它将达到最小值3.5光年大约11800年。

径向速度

径向速度,沿着视线测量光谱方法使用多普勒效应,几乎所有的被公认的恒星太阳附近。54系统内17个光年,大多数人就径向速度。其余的都是不知道的径向速度,因为模糊或因为他们的光谱的本质造成的问题。例如,径向速度的白矮星通常很难获得,因为极其广泛而模糊的谱线在这些对象。此外,径向速度,决心等明星受到进一步的并发症,因为引力红移通常影响谱线的位置。白矮星的平均引力红移已被证明是相当于−51公里/秒的速度。研究这些对象的真实运动,有必要做出这样的校正谱线的观察变化。

对邻近恒星来说,径向速度是用很少的例外,而小。为星星比17个光年,径向速度的范围从−85公里/秒+ 263公里/秒。最值的±20公里/秒,平均2公里/秒的价值。

空间运动

空间运动组成一个三维的恒星运动的决心。他们可以分成一组相关的组件在星系方向:U导演远离银河中心;V银河系自转的方向;和W,对朝鲜银河极。邻近恒星的平均值为这些银河组件如下:U=−8公里/秒,V=−28公里/秒W=−12公里/秒。这些值是相当类似的银河圆周速度分量,这给U=−9公里/秒,V=−12公里/秒W=−7公里/秒。注意,这两组值的最大区别是平均水平V,它显示了一个超过16公里/秒的邻近恒星与圆周速度相比。自V银河系自转速度的方向,这可以理解为在当地社区造成恒星的存在有明显的椭圆轨道的视速度在这个方向上远小于循环速度。这一事实指出早在星系的运动学是理解和被称为恒星运动的不对称。

组件的平均速度的地方恒星附近也可以用来证明所谓的流运动。计算基于荷兰裔美国天文学家彼得·范·德·坎普的表17光年内的恒星,不包括最伟大的明星异常速度,显示,分散体V方向和W方向大约一半的色散的大小U方向。这是一个迹象表明邻近恒星运动的共性;即。,的se stars are not moving entirely at random but show a preferential direction of motion—the stream motion—confined somewhat to the galactic plane and to the direction of galactic rotation.

高速恒星

最近的45岁的明星之一,被称为Kapteyn的明星,是一个高速恒星太阳附近撒谎。其观察到的径向速度−245公里/秒,速度和组件的空间U= 19公里/秒,V=−288公里/秒,W=−52公里/秒。非常大的价值为V表明,圆周速度,这颗恒星在银河系自转的方向几乎没有运动。当太阳绕银河系的运动估计在这个方向大约250公里/秒,值V−288公里/秒的主要是太阳轨道运动的反映。

太阳运动计算从径向速度

对象以外的直接邻居太阳,最初有必要选择一个标准的休息(参考系)太阳运动计算。这通常是完成通过选择一种特殊的明星或部分空间。为了解决太阳能运动,两个假设。第一,其他的恒星形成标准的对称分布在天空,第二是奇怪的运动——运动对单独的恒星标准的休息是随机分布的。考虑到几何然后为太阳的运动提供了一个数学方法通过星星的平均剩余帧。

在太阳能的天文文学运动解决方案发表,通常使用一个“K-term”,这是添加到占系统误差方程,恒星的流运动,或扩张收缩成员星的参考系。最近决定太阳运动的高色散径向速度表明,大多数先前的k项(平均每秒几公里)是系统误差的结果在恒星光谱谱线的混合造成的。当然,时出现的K-term太阳能解决方案计算出星系运动的结果系统的扩张的星系和星系是很大的如果从银河系包括很远。

太阳运动计算从适当的运动

太阳能解决方案基于适当的运动运动恒星的自行目录可以即使不知道距离和径向速度不给。有必要考虑组恒星分散有限的距离,有一个明确的和相当spatially-uniform参考系。这可以通过限制明星的选择根据他们的明显的大小。上面的程序是一样的,除了使用自行组件而不是径向速度。的平均距离参考系的明星进入这些方程的解决方案和相关术语通常被称为世俗的视差。的世俗的视差被定义为0.24h/r,在那里h太阳运动在吗天文单位每年,r是太阳的平均距离运动解决方案。

从太空太阳能运动计算运动

为附近多人注意到明星,可以确定完整的空间运动和使用这些计算太阳运动。一个数量必须有六个:α(赤经恒星的);δ(赤纬恒星的);μ_α(赤经适当的运动);μ_δ(自行在赤纬);ρ(径向速度,减少太阳);和r(恒星的距离)。找到太阳运动,计算每颗恒星的速度分量的样本和所有这些的平均值。

太阳运动解决方案给值太阳的运动速度的组件,这通常是减少到一个单一的速度和方向。太阳的方向显然是对移动参考系叫做顶端的太阳能运动。此外,太阳运动提供了分散的计算速度。太阳运动等分散体本质上是有趣的因为分散是一个指示完整性选择的明星作为参考帧和均匀性的运动属性。找到它,例如,群众非常小的某些类型的恒星(如a类型的恒星,这一切显然几乎相似,近圆轨道星系)是非常大的,一些其他类型的对象(例如,RR天琴座的变量,这显示近100公里/秒的色散由于宽变化这些恒星的轨道的形状和方向)。

太阳运动解决方案

太阳的运动对最近的常见的明星是主要关心的。如果太阳的恒星大约80光年内独家使用,结果通常被称为标准太阳运动。这个平均水平,采取各种各样的明星,导致速度V_ȯ= 19.5公里/秒。的顶点这个太阳能的运动的方向α= 270°,δ= + 30°。确切值取决于数据的选择和方法的解决方案。这些值表明太阳的运动对邻国适中但肯定不是零。速度差异大于速度分散体系对于常见的早期恒星光谱类型,但它是非常相似的价值色散光谱类型类似于太阳的恒星。太阳的速度,G5恒星是10公里/秒,色散是21公里/秒。因此,太阳的运动可以被认为是典型的类在它的附近。的奇怪的运动太阳是它的结果相对较大的年龄和非圆形轨道。一般确实是恒星的光谱类型表现出两大分散为太阳能运动和更大的值,这种特点是解释的结果轨道属性后的混合物光谱类型,越来越大量的恒星有高椭圆轨道。