质量、运动及恒星分类

1924年，天文学家A. S. Eddington演示了恒星发光度和质量之间的关系。恒星越大（也就是说越重），则它的发光度越高（发光度=质量³）。

我们周围的恒星都是相对于太阳系不停转动的。有些远离我们，有些向我们的方向运动。恒星的运动会影响我们从它们接收的波长，这与救火车警报器发出的啸叫声在车辆经过你身边时会降低这一现象很相似。这种现象称为多普勒效应。通过测量恒星的光谱并将其与标准灯的光谱相比较，可以计算出多普勒频移量。多普勒频移量告诉我们恒星相对于我们的移动速度。此外，多普勒频移的方向可以告诉我们恒星运动的方向。如果恒星光谱向蓝端偏移，则说明恒星正向我们移动；如果光谱向红端偏移，则说明恒星正在远离我们。类似地，如果恒星绕着自己的轴转动，则它的光谱的多普勒频移可用于测量其旋转速度。

因此，你可以看出，我们通过恒星所发出的光能够了解有关恒星的很多信息。并且，如今的业余天文学家拥有诸如大型望远镜、电荷耦合装置和分光镜之类的设备，这些设备可以在市场上买到且价格相对较低。因此，业余爱好者也可以完成过去只有专业人士才能完成的某些类型的测量任务和恒星研究工作。

恒星分类：结合所有特性

20世纪初，两位天文学家Annie Jump Cannon和Cecilia Payne根据恒星的温度对它们的光谱进行了分类。实际上，分类是由Cannon完成的，Payne则负责后来的解释工作，说明恒星的光谱类型实际上是由温度决定的。

1912年，丹麦天文学家埃希纳·赫茨普龙（Ejnar Hertzsprung）和美国天文学家亨利·诺里斯·拉塞尔（Henry Norris Russell）分别独立绘制出数千颗恒星的发光度-温度图，并发现了一个令人惊讶的关系，如下图所示。此图称为赫兹普龙-拉赛尔图或H-R图，揭示了大多数恒星都位于一个名为主序的平滑对角曲线中，炽热、明亮的恒星位于左上角，而寒冷、暗淡的恒星位于右下角。在主序以外，寒冷、明亮的恒星位于右上角，而炽热、暗淡的恒星位于左下角。

NASA供图 赫兹普龙-拉赛尔图。图中显示的恒星包括太阳、北半球最亮的12颗恒星、白矮星伴星，以及天狼星和南河三。

如果将发光度和半径之间的关系应用到H-R图，我们会发现，从对角线的左下到右上，恒星的半径越来越大：

• 天狼伴星（Sirius B）=0.01倍太阳半径
• 太阳=1倍太阳半径
• 角宿一=10倍太阳半径
• 参宿七=100倍太阳半径
• 参宿四=1,000倍太阳半径

如果将质量与发光度之间的关系应用到H-R图，你会发现沿着主序，从左上端到右下端，恒星的质量从最高（约为太阳质量的30倍）降至最低（约为太阳质量的十分之一）。你可以从H-R图中看出，太阳是一颗中等质量的恒星。

H-R图汇总了宇宙中的恒星类型：

没有对白矮星进行分级，因为它们的恒星光谱不同于大多数其他恒星。此外，H-R图对理解恒星从诞生到死亡的演变过程也很有用。