你知道太阳什么颜色的吗?

(大家好,我又回来了,这段时间让大家久等了,多亏了智昱兄和其他兄弟的帮助;前段时间不知道为什么我这里无法访问国台系统的网页,连带着Astroleaks也无法访问,现在问题终于解决了,希望以后可以慢慢的恢复正常的更新频率了;今天给大家介绍的是很久之前看的一篇很好玩的文章,里面介绍的问题看似简单到了都不像是一个值得研究的问题,一起来看看吧)

文章: The UBV(RI)c colors of the Sun

  • 作者:I. Ramirez, R. Michel, R. Sefako, M. Tucci Maia, W. J. Schuster, F. van Wyk, J. Melendez, L. Casagrande, B. V. Castilho
  • 论文索引:astro-ph/1204.0828

Take Home Message:

可能所有学过天体物理的同学都能熟记着一些太阳的参数,比如质量,光度,光谱型等等,但如果问你太阳的光学颜色是啥,我猜大多数人可能一下子反映不过来,或者首先想到的是太阳有效温度的黑体谱对应的颜色,这样的说法没有太大问题,但在某些时候是远远不够用的。在恒星物理的研究中,太阳有一个很重要的物理地位,那就是一切恒星大气或者恒星演化模型的最重要的校准天体;这些模型的一个作用之一就是实现恒星观测性质,比如颜色,谱线强度等和物理性质,比如有效温度,金属丰度,重力系数之间实现转化,可是对于太阳,这些观测性质的测量很难做到和其他恒星在方法上的一致,比如其光学波段的颜色。历史上有过一些的直接的太阳颜色测量,但是发现这样的测量给出来的颜色有着比较大的弥散,比如B-V颜色总是在0.62到0.69之间波动,这样的范围看似不大,但是已经对应于260K的有效温度范围,对精确的限定恒星模型有很大的问题,甚至在这个问题上有过不少的争论

为了解决这个问题,天文学家早就发现了一种曲线救国的方法,那就是在茫茫星海中寻找“长相”和太阳很相似的恒星,利用其性质对太阳的颜色进行推测。这些恒星,根据最初的定义,需要和太阳有相同的光度,光谱型和非常接近的金属丰度,他们被称为Solar Analog Stars;而随着对这些恒星的不断搜索和研究,天文学家还找到了其他一些更为珍贵的“孪生”太阳,这些被称为 Solar Twins的恒星在具体光谱细节上和太阳都非常一致。本文正是整理了目前最大的Solar Analogs和Solar Twins的BVRI测光系统的观测数据,并利用其物理性质和颜色的关系对太阳的颜色进行了依赖模型和不依赖模型的推断,得到了精确到0.01个星等的一致结果。


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图一:利用Solar Analogs和Solar Twins得到的太阳的光学宽波段颜色

当然,这样的方法看似非常直观,但并非是那么的容易,首先需要对临近大量的恒星进行观测,通过光谱获得准确的金属丰度和重力系数估计,再利用所谓的红外流量方法对有效温度进行准确的估计,进而得到依赖于金属丰度的有效温度-颜色关系;随后还需要得到一个可靠的Solar Analog和Solar Twins的样本以及相关参数的估计,在利用上面得到的关系对太阳的参数给出颜色的估计。这里面有不少需要极其细致的光谱和测光观测,即便到了现在,利用完全相同的方法,不同的作者给出的颜色还是存在着一定的误差,而本文的工作,其实就是这个争论中的一方,希望通过一个更完善的类太阳恒星的使用得到可靠的结果。

最后,值得提一下的是,本文的一作曾经拿到过Carl Sagan Fellowship在Carnegie天文台做过一期博后,一直从事着关于Solar Twins的研究;在他的研究中,Solar Twins不再简简单单的是一些和太阳很像的临近恒星,而是研究恒星演化和行星系统形成之间的最好的实验室。简单的说,我们目前唯一已知存在生命的类地行星就是地球,一个简单的逻辑就是,至少我们确定的是太阳性质的恒星周围可以存在这样的行星系统,那么在我们可观测的范围内仔细的寻找和太阳相近的恒星,看看他们是否有行星系统,在具体的环境和元素丰度性质上有什么样的差别,可以直接的得到太阳系形成的一些线索;这就好像从一组初始条件差别很小的原初系统开始,看看为什么他们会在行星系统的性质上有这些差别。


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图二:有效温度和不同的光学颜色的关系,以及其对金属丰度的依赖,图中的红色空心数据为Solar Analogs,实心数据为Solar Twins
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13 Replies to “你知道太阳什么颜色的吗?”

  1. FaboFeng

    Firefox 10.0.2 Linux

    “看看他们是否有行星系统,在具体的环境和元素丰度性质上有什么样的差别,可以直接的得到太阳系形成的一些线索;”

    最近,很多人也在寻找太阳的同源星,即诞生太阳的星团现在的遗迹。 他们是通过动力学的相似性和金属丰度的相似性来寻找的。我觉得和寻找类太阳恒星系统有很大的相似性。

  2. Sebastien

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    Solar analog恒星周围也有可能存在行星系统么?测不准太阳的颜色是不是因为我们离太阳太近了?

    • Song Huang

      Opera 11.62 MacIntosh

      @Sebastien: 可惜目前对solar analog的行星探测还没有太大进展,似乎找到了一些有行星系统的,但是很多solar analogs,可能是应该受到距离的限制,目前还没有很好的观测;但可以确定的是,有一些和太阳很相近的恒星周围没有行星,而且这些恒星表面丰度中某些应该在类地行星中富集的元素丰度比太阳高,意味着在形成后期,行星系统没能形成,而成为了恒星的一部分

      关于太阳的颜色测量,主要是因为太近而且太亮,没法使用标准的filter系统

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