从临近恒星样本得到光度函数和质量函数
CNS3,也就是临近恒星星表第三版。去掉太阳,一共含有3802颗恒星,距离从0到50个pc以上分布,由于含有三角视差的观测,而且精度不低,所以可以很好地得到恒星的光度,从而得到银河系中恒星的光度函数。再根据恒星形成率为常数的假设,就可以合并成为恒星的出生率。从而通过质量光度关系拟合得到恒星的初始质量函数,作为银河系模型的基本参数之一。
1.根据距离判断样本的完备性
这一点非常重要。无论光度函数还是初始质量函数,都非常依赖样本的完备性。将CNS3中全部样本进行统计,得到下图:

横轴是日心距离,数轴是距离d和(d+Δd)之间的平均每个pc的恒星数目。我们可以清晰地看到一个事实,在距离25个pc之后,恒星数目大大减少了。这显然是不合乎常理的。我们如果假设在太阳临域的银盘上恒星具有均匀分布的话,那么某个距离d以内的恒星数目N(<d)应该与距离d的三次方成正比。因此,我们将上图做一点处理,改成下图的形式:

上图的横轴是日心距离d,数轴是小于d的全部恒星数目N(<d)。双数轴都取了对数。理论上,图中的曲线应该表现为一条斜率为+3的直线。但我们明确地发现在某一位置直线的趋势被截断了,具体位置是d=26pc处。这里就是观测的选择效应开始显著的地方,d>26pc时,样本不再完备。
2.光度函数
接下来,用距离和V星等得到绝对星等也就是光度Mv,暂时可以不考虑消光,因为消光规律平均每kpc在V波段造成1个星等的消光,对于20pc的尺度来说,最多百分之几的星等。我在这里的光度函数取1个星等的统计间隔,将不会产生消光的影响。对全部26pc以内的样本,以1mag为间隔统计其恒星数目得到下图和表:
Mv: -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Psi(Mv): 3 13 41 84 152 197 244 285 230 298 312 402 463 335 224 124 61 20 10 3 5 0

横轴是绝对星等Mv,数轴是Mv到Mv+Δ的间隔中的恒星数量(取了对数坐标)。现在要做第三步,根据质量光度关系,将Mv转换为恒星质量。
3.质量
这里暂时用 Henry & McCarthy (1993)的光度质量关系。HM是通过红外成像观测得到的结果,最后给出了V波段的关系函数,一共分了三段,大体上的一段是Mv从1.45到10.25之间,质量的对数 m=0.0024*Mv.^2-0.09711*Mv+0.4365. 是一个不太复杂的二次函数。根据这个规律,将所有样本的质量得到,在除以样本所占的空间体积(半径26pc的球),得到的结果就是太阳临域的物质质量密度,结果是0.0322Msun每立方秒差距。
4.CMD
最后我们画出临近恒星的颜色星等图。

在图中看到主序和白矮星两个星族。
以上就是利用临近恒星的巡天观测样本,计算得到建立银河系模型所需的基本参数。






您好,我目前在构思一个科幻类的小说,需要一些学术上的支持。我看您的兴趣范围比较广,我就把一些环境设定碰到的学术问题列举下,如果有兴趣的话,回复下,我们进一步沟通。
一个行星保有氧气/二氧化碳不散溢的最低质量是多少?
行星保持0.8倍重力需要质量及可能直径多少?
该行星具备地球类似光照强度时,距离一个主序寿命80亿年的恒星距离多少?公转周期多少?该恒星将会有几倍太阳质量?
如果按照该行星为第4颗行星,共12颗行星设定,其他几颗的距离,质量,体积,公转可能是多少?
提丢斯——波得定则能否普适?
另外一些学科的问题不知是否能帮忙解惑?
是否有氨基酸类型汇总及哪些与生物生存无关?
左旋糖与右旋氨基酸的生物特性?
磷基酸的类型汇总?
初次沟通,多谢!!
maso cui
1. 一个行星保有氧气/二氧化碳不散溢的最低质量是多少?
实际上任何质量的行星都有气体的逃逸,行星对大气层的束缚不是绝对的铁桶,而是一种热力学过程。气体分子自己的速度会逃逸,太阳风的辐射会加快这种逃逸,行星自身的热辐射也有影响,甚至彗星、小行星撞击,以及磁场、温度都对气体的保持产生影响。但是一般来说,大气层的散失最重要的过程是热逃逸机制。所以,我们并不能说多大的质量就能保持气体,气体的逃逸是一个过程。我们只能估算一个地球这样质量和温度的行星,可以让气体持续逃逸多长时间。
2. 行星保持0.8倍重力需要质量及可能直径多少?
我不知道这个0.8倍的重力是什么意思。如果你是指地球表面的重力加速度的0.8倍的话,这个值是万有引力常数乘以地球质量再除以地球半径的平方。所以它同时和行星的半径、质量有关。也就是说,同一个地球,重力值会随着高度变化而变化。
3. 该行星具备地球类似光照强度时,距离一个主序寿命80亿年的恒星距离多少?公转周期多少?该恒星将会有几倍太阳质量?
假设气体组成与地球相同,这样对光照的反射透射比率相同。再假设恒星光谱相同,这样可见光在全部辐射能量中的比率相同。如果主序星寿命为80亿年,也就是说它的质量是太阳的1.1倍左右。也就是说它的光度是太阳的1.4倍左右。照度随着距离的平方成反比,所以行星的距离应该拉远1.18倍,也就是说达到1.18AU远。这样的恒星在这样距离轨道上的恒星的公转周期是1.22年。
4. 如果按照该行星为第4颗行星,共12颗行星设定,其他几颗的距离,质量,体积,公转可能是多少?
即使提丢斯——波得定则能普适,也无法根据第四颗行星的距离得到其他距离。因为定则中有三个常数。在太阳系中,第一个常数是第一颗行星的初始距离0.4AU,第二常熟是距离增长倍率0.4,第三个常熟是距离增长指数2。即使其他行星系统也有这种逐级增长的规律,但是我们不知道增长的常数。
5. 是否有氨基酸类型汇总及哪些与生物生存无关?
标准氨基酸一共只有22种,都是和生物相关的。详见: http://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E6%A8%99%E6%BA%96%E6%B0%A8%E5%9F%BA%E9%85%B8%E5%88%97%E8%A1%A8
6. 左旋糖与右旋氨基酸的生物特性?
不知道。
HippoH