星族

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星族( Stellar Population ),银河系(以及河外星系)内大量天体的某种集合。这些天体在年龄、化学组成、空间分布和运动特性等方面十分接近。银河系所有天体分为晕星族(极端星族Ⅱ)、中介星族Ⅱ、盘星族、中介星族Ⅰ(较老星族)、旋臂星族(极端星族Ⅰ)5个星族。晕星族分布如一个球状的晕,由银河系中最老的天体所组成,包括球状星团、亚矮星和周期长于0.4天的天琴座RR型变星。中介星族Ⅱ的主要代表是高速星以及长周期变星。盘星族包括核球内的恒星、行星状星云和新星,周期短于0.4天的天琴座RR型变星以及“弱线星”(光谱中出现较弱的金属线)。中介星族Ⅰ包括强金属线星和A型星。极端星族Ⅰ集中分布在银道面附近(银面聚度最大),主要为旋臂中的年轻恒星,如O型星、B型星、超巨星,经典造父变星一些银河星团和星际物质等。

各星族的年龄相差很大。晕星族最老(其中球状星团年龄在100亿年以上);从中介星族Ⅱ、盘星族和中介星族Ⅰ到最年轻的旋臂星族,年龄依次递减。后者的年龄大多为几亿年,甚至有3千万至5千万年或者更短的。

各个星族在化学组成上也有差别。一般较老的星族所含的重元素(天文学中重于氦的元素统称金属)百分比,要比年轻星族的低,又称贫金属。这种差别可用恒星演化过程加以解释。恒星进入晚年期后向外抛射物质,使恒星内部核过程所形成的重元素渗入星际物质中去,以后由这种“加浓”物质形成的恒星,重元素含量就会相应增高。因此,越是年轻的恒星,包含的重元素就越多,即越富金属。

星族Ⅰ和星族Ⅱ的概念是1944年W.巴德提出的,他认为银河系以及其他旋涡星系的恒星可分成两大类,称为“星族Ⅰ”和“星族Ⅱ”。两个星族的差别,明显反映在赫罗图的形状以及最亮恒星的颜色和光度上。对于星族Ⅰ,最亮的恒星是早型白色超巨星;对于星族Ⅱ,最亮的恒星是K型红橙色超巨星。此外,星族Ⅰ和星族Ⅱ在空间分布和运动特性方面也有不同:星族Ⅰ的恒星集中于星系外围旋臂区域内,银面聚度大;星族Ⅱ的恒星则主要集中在星系核心部分,银面聚度小。后来研究表明,把所有的恒星划分为两个星族过于简单。1957年,在梵蒂冈举行的星族讨论会上,将银河系里的恒星划分为5个星族。这种划分方法现已为各国天文学家普遍接受。此外,推测存在比星族Ⅱ更年老的星族Ⅲ,它们可能是大爆炸后不久形成的第一代恒星,几乎完全由氢和氦组成,质量特别巨大,在度过短暂的一生后通过超新星爆发将内部核反应生成的重元素散布到后来形成星系的物质中去。大量的研究表明,星族概念在研究银河系的起源和演化问题上起着重要的作用。它已成为星系天文学和天体演化学的重要内容。