Hvorfor kaldes solen en “ gennemsnitlig stjerne ”?

At beskrive solen som en gennemsnitlig stjerne er sandsynligvis mere en reaktion mod ideen om, at der er noget unikt ved det. Der er åbenbart noget for os, da det er stjernen, vi tilfældigvis befinder os i kredsløb omkring og meget tættere på end nogen anden stjerne, og derfor er solen historisk set blevet betragtet som temmelig unik. Men gennem århundreder har vi opdaget, at hverken solen eller jorden er centrum for universet, at stjernerne vi ser på nattehimlen er ligesom vores egen sol og at nogle af dem er meget lysere og / eller meget større (i masse eller volumen).

Så at sige solen er en gennemsnitlig stjerne er for det meste en historisk artefakt. Det siger, at vi “har opdagede, at der ikke er noget særligt usædvanligt ved vores stjerne sammenlignet med nogen anden stjerne i vores galakse.

Det er ikke noget, der hævder, at solen er gennemsnitlig i en bestemt matematisk forstand. Den bruger “gennemsnit” i følelse af “typisk” eller “usædvanlig”. Når det sker, viser det sig, at størstedelen af stjernerne faktisk er mindre og mindre lysende end vores sol, så det er noget un-gennemsnitligt i den forstand.

Kommentarer

• Hvis fordelingen af lysstyrke og / eller størrelse følger en strømlov eller en eksponentiel fordeling eller noget lignende, kan det stadig være tilfældet, at solen er gennemsnitlig ge i matematisk forstand.
• @DavidZ Jeg tjekkede et par muligheder baseret på stjernernes indledende massefunktion, f.eks. massevægtet gennemsnit, gennemsnit på en logskala, og det ‘ er ret langt væk fra gennemsnittet. Lysstyrke er … mere kompliceret, ligesom størrelse, men jeg tror ikke ‘ de hjælper heller. Jeg konkluderede hurtigt, at du ‘ skulle vælge en sådan konstrueret metrik for at få solen til at komme ud ” gennemsnit ” at det ikke var ‘ t meget meningsfuldt, så jeg besluttede, at ovenstående svar grundlæggende var korrekt og bare opstemt.
• Stjernerne ” vi ser ” på nattehimlen ligner bestemt ikke solen med den ulige undtagelse. Solen er meget underlysende i forhold til de stjerner, vi kan se.
• @Rob Mærkeligt nok, at ‘ er det modsatte af, hvad Phill siger i sit svar.
• @LightnessRacesinOrbit Min ordlyd er forsigtig. Stjernerne vi kan se er fuldstændig repræsentative. Du kan sammenligne plotene for (a) lyse stjerner; (b) stjerner i nærheden, i mit svar nedenfor. Solen er ikke gennemsnitlig i nogen af dem.

Som opfølgning på @honeste_viveres note om HR-diagrammet lever vores sol virkelig midt i gennemsnittet:

Billedet fra Wikipedia tegner 22.000 stjerner. Når du tegner en stjernes temperatur i forhold til lysstyrke, de ser ud til at følge visse mønstre.

Vores stjerne ligger lige midt i den kedelige hovedsekvens .

Kommentarer

• Ovenstående diagram er virkelig IKKE nyttigt. Det er massivt ikke-repræsentativt for stjerner i en volumenbegrænset prøve. Diagrammer som det er, hvorfor folk tænker solen er gennemsnitlig.
• @RobJeffries Så hvis de underrepræsenterede stjerner blev tilføjet, hvordan ville solen bevæge sig i diagrammet?
• @hyde Sammenlign det med diagrammet i mit svar. Det ‘ er mere et tilfælde af, at de lysende stjerner er massivt overrepræsenteret.
• Ja, men er ikke ‘ t Solen ” i midten ” stort set pr. definition? Lysstyrke er givet i enheder af Sun ‘ s lysstyrke, centreret på Solen. De andre er lidt forskellige, men stadig ret centreret om solen, fordi det ‘ er, hvordan vi byggede skalaerne.
• @MartinArgerami Det ‘ er ret standard, når ting distribueres, log normalt (som mange ting er). For eksempel. I dette spørgsmål fordeles masserne af stjerner log normalt med et center ved log (base10) med en masse, der er lig med omkring -0,5. dvs. ikke centreret om solen, men tættere end hvis du vedtog en lineær akse.

Hvorfor kaldes solen en” gennemsnitlig stjerne “?

sun er en gul dværg stjerne og dværgstjerner er de mest almindelige i universet. Teknisk set toppes solens spektrum inden for området grønt lys, men vi ser det som effektivt hvidt.

Jeg er tilbøjelig til at tænk, hvis en astronom eller fysiker fortalte dig, at solen var “gennemsnitlig”, er det fordi den er en del af hovedsekvensen linjen i Hertzsprung – Russell-diagrammet (se nedenfor).

De fleste stjerner på denne linje er klassificeret som dværgstjerner .

… ca. 75% af stjernerne i universet er røde dværge, som adskiller sig meget fra solen.

Jeg er ikke sikker stærkt er det bedste ord. Ja, røde dværge er generelt køligere, mindre massive, og deres interiør domineres af konvektion, men kun ved udseendet er deres forskelle ikke så store.

Jeg har prøvet at lave en lille smule r esearch og jeg har fundet ud af, at solen er “gennemsnitlig”, hvis du udelukker alle dværgstjerner fra dine beregninger.

Af hele dværgen stjerner mener du orange , gul, rød , hvid og brun dværge osv.? Hvis du fjerner alle disse undtagen solen, ville solen være ekstremt underlig.

Er der en god grund til, at dette gøres?

Jeg er ikke sikker på, hvad du gjorde nøjagtigt, men jeg tror, du måske har misforstået, hvad der var meningen med “gennemsnit” (se mine kommentarer ovenfor).

Kommentarer

• Kan du præcisere, om gule dværge eller røde dværge faktisk er den mest almindelige type stjerne i universet? Dette svar ser ud til at sige, at begge typer er de mest almindelige.
• @ToddWilcox: 85% af alle stjerner er røde dværge . Hvis du inkluderer alle dværge , skal du dog ‘ inkludere orange (K), rød (M), gul (G), hvid og brun (ikke -hoved-sekvens) stjerner. Denne større klasse overstiger i høj grad klassen for alle kæmpestjerner, så når honeste_vivere sagde ” … og dværge er de mest almindelige i universet ” han havde ret. Jeg kan ‘ ikke finde en fordelingsprocent for bare gule (G) dværge.
• Se også Dværgterminologi .
• @RossPresser Ah, jeg læser forkert svaret. Mit sind indsatte ordet ” gul ” og jeg læste ” … og gule dværgstjerner er de mest almindelige … ” som syntes at modsige 75% af begyndelsen på at være røde dværge. Bare mine aldrende øjne lyver for mig igen. Tak for at ordne min hjerne.

Solen er bestemt IKKE en gennemsnitlig stjerne, bortset fra at den er på den brintforbrændende hovedsekvens, hvor $ \ sim 90 $% af stjerner i den lokale stjernepopulation findes.

En langt bedre forståelse af solens “u-gennemsnitlighed” opnås ved at se på et Hertzsprung-Russell-diagram (lysstyrke versus effektiv temperatur eller ækvivalent, absolut størrelse i forhold til farve) af stjerner i en volumenbegrænset prøve omkring solen. Dette er langt mere repræsentativt for en stjernepopulation end at se på en lysstyrke-begrænset prøve.

Nedenfor viser jeg den volumenbegrænsede farve versus det absolutte størrelsesdiagram, som jeg udledte (se Jeffries & Elliott 2003 – et papir, der går ud på at besvare nøjagtigt dette spørgsmål) fra de nærmeste 1000 stjerner til solen taget fra Gliese & Jahreiss (1991) tredje katalog over nærliggende stjerner. Jeg har tilføjet spektraltyper og viser solens placering i et sådant diagram. Nedenfor viser jeg et frekvenshistogram af hovedsekvensstjerner (en såkaldt “lysstyrkefunktion”), der viser, hvor solen ligger i forhold til den lokale befolkning.

Du kan se ud fra dette, at solen er i det højtbefolket hovedsekvensbånd, men det er faktisk mere lysende (og mere massivt) end 88% af stjernerne i hovedsekvensen. En median stjerne i hovedsekvensen har en absolut visuel størrelse på $ \ sim 11 $, er ca. 100 gange mindre lysende end solen (300 gange svagere med hensyn til dets absolutte visuelle størrelse) og har en masse på omkring $ 0,3M _ {\ odot} $. Faktisk er selv den prøve, jeg viser nedenfor, ikke komplet, og i løbet af de sidste par årtier er der nu fundet endnu flere eksempler på svage stjerner og brune dværge.

Årsagen til, at folk tror, at solen er “gennemsnit” skyldes diagrammer som dem på wikipedia-siden (som det ses i Ian Boyds svar). Dette sammenstiller HR-diagrammer for både den lokale befolkning og med en størrelsesbegrænset prøve som alt for understreger populationerne af meget lysende hovedsekvensstjerner og røde kæmper, som faktisk er meget sjældne.

Sammenlign ovenstående HR-diagram med nedenstående, som er konstrueret ved at tage Hipparcos-parallakser for alle de stjerner, der kan ses med det blotte øje (dem med $ V < 6 $). Solen ville være lige i bunden af dette diagram – der er ingen “typiske” (modale) stjerner, der kan ses med det blotte øje.

Kommentarer

• Et andet vigtigt punkt er, at mange af vores ” astronomiske ” enheder er baseret på vores egen sol – 1 sollysstyrke, 1 Solmasse osv. Da mange af disse diagrammer er logaritmiske, giver det mening at placere 1 i midten, hvilket får Sun til at være centrum, fordi det ‘ er hvad vi byggede disse grafer rundt: P
• @Luaan Hvilke temperaturenheder udtrykkes i form af solenheder?
• Jeg sagde ikke ‘ t alle af dem er: D Faktisk siger jeg ‘ ikke engang dine diagrammer sætter Sun ” i midten ” – snarere det samme ” wikicharts ” du nævnte som årsag til forvirring.
• Har jeg forstået rigtigt: De to første diagrammer viser, at vores sol har meget højere absolut størrelse end næsten alle lokale stjerner? Det sidste diagram viser, at vores sol, hvis den blev byttet i position med en af de lokale stjerner, næppe ville gøre listen over natten synlige stjerner? Med andre ord giver det ingen mening at tale om vores sol som ” gennemsnit ” uanset om du taler om sættet med lokale stjerner eller om sæt af synlige stjerner om natten?
• @pentane Du ‘ har fået det. Det sidste plot viser, at der måske er 20-30 stjerner med det blotte øje (ud af omkring 5000), der ligner eller er mindre lysende end Solen (alfa Cen A er den lyseste). De fleste af de stjerner, vi ser på nattehimlen, er meget længere væk (så vi prøver et større volumen) end stjernerne i det første plot, og MEGET mere lysende. Solen ville ikke være synlig, hvis den var længere væk end omkring 20 parsec.

Som jeg nævnte i den første kommentar under det originale spørgsmål er Hertzsprung-Russell-diagrammet sandsynligvis det eneste bedste mål for “gennemsnit”, hvis du kun skal vælge et mål. Men da der ser ud til at være mange flere yderligere svar og kommentarer, end jeg antog ville blive sendt, så lad mig tilføje følgende bemærkninger, der ser ud til at være blevet overset.

Med hensyn til stjernernes udvikling er hele livet en stjernes historie kan forudsiges ud fra kun tre parametre: dens indledende masse, dens indledende kemiske sammensætning og dens indledende vinkelmoment. Det er det. Så hvis du vil diskutere kvantitativt “gennemsnit”, er det disse tre ting, du skal tale om.

Men da der er mange forhold, f.eks., forholdet mellem masse og lysstyrke, kan du koge hele rodet ned til Hertzsprung-Russell-diagrammet, hvis du ikke behøver at være for kvantitativ.

Og jeg vil også bemærke, hvad der synes at være en smuk allestedsnærværende bommert i ovenstående bemærkninger om, at solen ikke er “t” gennemsnitlig lysstyrke “, fordi der er mange flere stjerner, der er mindre lysende. Det er ret sandt, men hvad det betyder er, at solen ikke er >> median < < lysstyrke. For >> gennemsnit < <, vil du tage galaksenes samlede lysstyrke og dele med $ \ sim2.5 \ times10 ^ {11} $ (#stjerner på mælkevejen). Så galaksenes energiproduktion er $ \ sim5 \ times10 ^ {37} \ mbox {watt} $, og solens er $ \ sim3.85 \ times10 ^ {26} \ mbox {watt} $. Temmelig darn tæt på gennemsnittet.

Kommentarer

• Det ‘ er ikke en ” blunder ” når du siger, hvad du laver. Hvor fik du din nu mber for Mælkevejens lysstyrke? Det kan ikke måles. Jeg formoder, at det beregnes ved hjælp af antallet af stjerner, en antaget massefunktion og en masse til lysstyrke-relation. Så de er ikke uafhængige, og du skal sørge for, at de er konsistente. Det er naturligvis sandt, at stjerner med lav masse dominerer antallet, men sjældnere stjerner og giganter med høj masse dominerer lysstyrken. At dele sig efter hinanden giver noget, der ligner solen mere. forts.
• Imidlertid tror jeg, at antallet stadig er ret lidt lavere end sollysstyrken. Stjernemasse-til-lys-forhold er normalt citeret omkring 1 i solenheder. Da den gennemsnitlige stjerne har en masse, der er meget mindre end solen, tror jeg, det betyder, at den gennemsnitlige lysstyrke er lavere med en lignende faktor.
• Faktisk er den gennemsnitlige (gennemsnitlige) lysstyrke omtrent lige så langt væk fra en sol lysstyrke som middel (eller median) masse er fra solmassen.