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聆聽宇宙奧秘:「繁星」有什麼顏色?「太陽」又屬於哪一種?

2019/4/5 — 21:50

【文:臨狼】

這次的主角是1996年成立的英倫樂隊 Coldplay。在醞釀多年後,在2000年 以單曲 "Yellow" 開始獲得大眾的關注,然後迅速走紅。作為他們的fans當然要把這首成名曲介紹給大家!

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Look at the stars. Look how they shine for you.

網上流傳的版本中,歌曲的創作靈感是來源於英國威爾斯的夜空。在樂隊完成歌曲 "Shiver" 的錄製後,他們一起出了戶外休息。而主音Chris Martin 抬頭看到夜空中特別耀眼的星星後,創作出了 Yellow 的首句旋律,並由團中的Bass手 Guy Berryman 填補了首句歌詞。

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萬千聽眾被深深這首歌感動了,認為歌曲的旋律非常動聽,而且詞中的含義充滿睿智。事實又是怎樣呢?我們一起聽聽本人怎說。

“Just to try and make everyone in giggle”

Chris Martin 在訪問中講述了他創作這首歌的背景。他表示當時樂隊正在錄音室等待錄製 “Shiver” 。沉悶之際,他用了10分鐘的時間創作了歌曲,想要逗笑所有人。

And everything you do. Yeah, they were all yellow

“But you are saying the stars are yellow”
 “ they’re not yellow … they’re in sort of Christmas card"

Chris Martin 也表示天上繁星其實不是全都是黃色的,

“It was a feeling more than a meaning”

而他採用黃色這顏色並沒有特別的意思,只是想表達一種感覺。

天上繁星的色彩是非常豐富的,並不局限於黃色這個顏色。那麼星星可以有什麼顏色呢?星星的顏色又是怎決定的呢?星星之間又有什麼不同呢?

Night sky in Wales

Night sky in Wales

我們先來看看英國威爾斯的夜空。壯麗的星空中,我們能看到有些星星是偏藍色的,有些星星是偏紅色的。星星的顏色最簡單可以分為藍白黃紅,肉眼也能看得出來。

但人們一直不知道天上星星是什麼來的,直至有天文學家看出了星星間的差異,把天空中星星的光度以及顏色記錄後,並按照它們的特徵作出了分類。

丹麥的 Ejnar Hertzsprung

丹麥的 Ejnar Hertzsprung

美國的 Henry Norris Russel

美國的 Henry Norris Russel

圖中的兩位依次在1911年和1913年各自提出了著名的 赫羅圖 Hertzsprung–Russell(HR) Diagram。

原本 赫羅圖 的提出只是用作分類天上的發光星體(恆星),但後來經過眾多天文學家的運用,H-R Diagram 讓我們了解到天上繁星的不同之處,並成為了研究 恆星演化 Stellar Evolution 的重要工具。

H-R Diagram

H-R Diagram

這張就是簡化版本的赫羅圖,當中每一個光點代表着一顆恆星。

圖中的縱軸(Y軸),量度的是恆星的光度,愈低的則暗,而愈高的則愈光。

而橫軸(X軸),量度的則是恆星的溫度。上面的刻度是表面溫度,與平常的不同,愈右邊是愈冷的。下面的刻度則是恒星光谱 Spectral Class,由左至右係OBAFGKM,是溫度既對照。 光譜的背誦口訣是 Oh Be A Fine Girl Kiss Me。

煮食的時候大家可以留意一下,火焰的中心是藍色的、而外圍則是紅色的。因為愈熱的物體發出的光是愈藍的。同樣,圖中愈左邊(較熱)的恆星是愈藍色的,而愈右邊(較冷)的則愈紅。

天文學家發現了恆星群居於 HR-Diagram 內的不同位置,分別是對角線上的主序星 Main Sequence Star、右上角的 紅巨星/超紅巨星 Red Giants/Super Giants,和左下角的白矮星White Dwarfs。

科學家經研究後亦發現了恆星的光度 Luminosity 正比於 恆星半徑平方*表面溫度的4次方。

故此得出了完整版的H-R Diagram:

愈位於圖上方的恆星,體積就愈大;
愈位於圖右方的恆星,溫度就愈低,顏色愈紅。

群居於不同位置的恆星有什麼差異呢?

Main Sequence Star

Main Sequence Star

對角線上的 主序星 由大量Hydrogen 以及小量的 Helium 組成。它們的能量,源於核心中將 氫 Hydrogen 合成為 氦 Helium 的核反應。

它們的表面溫度愈熱,光度就隨之愈光。它們色彩多變,視乎星體的大小,紅橙黃白藍都有。恆星們會花生命中約 90% 的時間在主序星之上。

我們的太陽則是一顆位於主序星列中的一顆普通主序星,光度以及溫度只是天上繁星的中游位置。但也是這剛剛好的光亮以及熱度形成了我們精彩的世界。

當恆星中的氫 Hydrogen 全都變成氦 Helium,主序星就會成為 紅巨星。它們的溫度比較低,所以看起來是紅色的。而 氦 Helium 會繼續進行核反應,合成為更重既元素。

由於 紅巨星 位於HR-Diagram的上方,所以可以預計它們的體積較大。圖中是太陽變成紅巨星後的體積示例,可以看到當太陽變成紅巨星後,其體積會覆蓋了地球的軌道。

一顆足夠重的恆星,在紅巨星的最後階段,會整個核心都由鐵 Iron 組成。

Concept Diagram of White Dwarf

Concept Diagram of White Dwarf

白矮星 White Dwarfs 是恆星步進死亡的最後階段。只有小於5個太陽重量的恆星把燃料快用盡時才會形成。

雖然它們很年老,但卻不能小看他們。因為它們藍色的外表,反映出它們極高的表面溫度。它們位於HR Diagram下方,體積較小,但它們的密度極高,地球大小的白矮星,重量可與太陽相等!

How Star Evolve

How Star Evolve

恆星因其重量的不同,會有不同的一生。生命演化途中射出的一道道光線傳達地球之後,才能形成我們看到的一幕幕壯麗星空。

用生命燃燒出各種光芒的恆星,大概是宇宙間最偉大的藝術家吧~

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