什么是恒星自转
What Is Stellar Rotation?
恒星和行星一样会绕轴旋转。自转影响恒星形状、表面温度、内部混合和演化;天文学家主要通过谱线展宽、周期光变、星震与干涉测量推断速度和倾角。

它是什么:恒星不是静止光球
恒星自转是恒星物质围绕内部旋转轴的整体运动。恒星不是刚体,不同纬度和不同深度可以具有不同角速度;太阳赤道约25天转一周,高纬地区更慢。大质量热星往往快得多,河鼓二不足十小时即可完成一周,因此只写一个‘自转周期’有时只是模型化的代表值。
恒星形成于旋转的分子云核。云核收缩时角动量守恒会提高转速,而磁场、喷流、吸积盘和恒星风又能带走角动量。恒星成年后的转速因此记录了质量、年龄、磁活动和双星相互作用等多重历史,不是由单一因素决定。
如何改变恒星:扁率、重力昏暗与内部混合
快速自转产生离心效应,使赤道半径大于极半径。赤道有效重力较弱,表面温度和单位面积亮度可能低于极区,这称为重力昏暗。轩辕十四、河鼓二和水委一的干涉观测都显示了不同程度的非球形结构;但插画中醒目的亮极与暗赤道只是概念表达,真实差异需由波长和模型量化。
旋转还能驱动恒星内部环流与元素混合,改变燃料补给、表面化学丰度和主序寿命。极快自转的Be星可能在赤道附近形成气体盘,但快速自转本身并不保证存在盘,也不表示恒星正在解体。双星传质还可能把角动量交给一颗星,使它在后期被‘加速’。
怎样测量:看到的是投影速度
恒星表面一侧向我们转来、另一侧远离,会让吸收线产生不同方向的多普勒位移并合成为展宽谱线。光谱通常测得v sin i,即赤道速度乘以视线倾角的正弦;若从极轴方向观察,再快的恒星也可能显示较小投影速度。因此谱线宽度不能单独给出真实转速。
星斑、脉动或磁结构会产生周期光变,星震学可以追踪内部旋转,长基线干涉仪则能测量少数近邻亮星的扁率和表面亮度分布。把多种方法联合起来,才可能同时限制半径、倾角和赤道速度。
常见误解
恒星自转不是绕另一颗星的公转,赤道鼓起也不是固体表面被拉出尖角。所谓临界转速是离心效应接近抵消赤道有效重力的条件,具体数值随质量、半径和辐射压力变化;‘达到太阳自转的几十倍’不能直接等同于离心破坏。
自转周期也不是恒星年龄的万能钟。对低质量主序星,磁制动与年龄存在统计关系,但大质量星、双星或经历过质量交换的目标不能照搬。阅读档案时应区分直接观测量、投影量和依赖模型反演的真实赤道速度。