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F型主序星

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F型主序星（F V），也稱黃白矮星、黃白色主序星，是光譜類型為F，光度分類為V的主序星（燃燒氫）的恆星。F型主序星在恒星中的占比约3.03%[1]。這一類恆星的質量是太陽的1.1—1.7倍，表面溫度在6,000—7,600K之間[2]，表VII和VIII.。这个温度范围使F型恒星呈现出黄白色的色调，因而得名。

相比之下，G型主序星的质子—质子链反应占主导地位，基本结构为辐射核（内部，质子—质子链反应为主）+对流包层（外部）；F型主序星的表面溫度越高，则碳氮氧循环占比越高于G型主序星，基本结构越开始倾向于对流核（内部，碳氮氧循环导致过热而对流）+辐射包层（外部，质子—质子链反应为主）从而出现结构翻转，导致F型主序星比G型主序星更容易高速自转，这是两者之间的重要差异。一些中文资料称F型主序星与G型主序星的一个显著差异是F型主序星的演化晚期能够进行碳聚变，则是错误的，碳聚变需要B型主序星以上（需7倍太阳质量，金属丰度过高则降低门槛）才能在巨星阶段完成。F型主序星末段与G型主序星初段（F9V与G0V）界限模糊有争议，且F/G大体属性接近，都属于适合孕育生物圈的恒星。[3][4][5][6][7]

著名的近地恒星案例包括梗河二、南河三A、御女四、辇道五、参旗六、鳖七A和B、HD 10647、東上相（室女座γ）A和B等[8]。

宜居性和寿命

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F型恆星周圍的碎片盤

目前的一些研究表明，生命亦可能在围绕F型恒星运行的行星上发展。[9]一颗相对较热的F0V恒星的宜居带会从大约2.0个天文單位延伸到3.7个天文单位；而对于一颗相对较低温的F8V恒星，宜居带则位于约1.1至2.2个天文单位。[10][11][12]

F型主序星的寿命在一些中文资料中被描述为20亿至40亿年，并不准确。太阳寿命约105亿年，简化为约100亿年来计算[13]，按照恒星寿命反比于质量的2.5次方来计算（有观点认为小质量恒星是反比于接近3次方，随着质量增加而下降至2.5次方甚至2次方，但即使按3次方计算，上限也远不止40亿年），F型主序星（1.1倍至1.7倍太阳质量）所对应的基础寿命在约25亿年至80亿年左右（戴森球计划中则将F型主序星的寿命描述为通常是30亿年至80亿年[14]，但游戏仅供参考），天文研究资料例如astro.vaporia.com将F型主序星的寿命计算为40亿年至90亿年[15]（可能高估平均值）。除质量所对应的基础寿命以外，恒星的金属丰度高（一些中文资料称金属丰度高会减寿是错误的，金属丰度高会增加恒星的不透明度、降低核聚变速率，同等质量下光谱和亮度均偏暗，在F型恒星及其附近延寿最显著，小质量恒星本来就节省燃料因此仅较低比例延寿，大质量恒星可能减寿但仍具有两面性）和恒星自转速度快（一些中文资料称自转速度快会减寿是错误的，自转速度越快则越是促进燃料混合、将更多氢集中在核心燃烧从而提高核燃料利用率，小质量恒星影响轻微，金属丰度越高则降低质量门槛且效果越显著，B型-A型恒星的效果最好，F型恒星开始有明显效果，对O型恒星有两面性）也可以延长寿命、反之则缩短寿命；低金属丰度且自转慢的早F型主序星的寿命仅20亿年左右，光谱靠近F/G边界（F7V至G0V）、初始自转较快（太阳自转慢，容易快于太阳）且金属丰度至少两倍左右于太阳的恒星（太阳的金属丰度已经偏高，这类恒星存在但不是很多）甚至可能寿命略长于太阳（>110亿年）。[16][17][18][19][20][21][22][23][24][25]

实际上，天文观测到的年龄在60亿年至80亿年且仍然在正常进行燃燒氫的F型主序星非常多见，即使是超过100亿年的案例也存在，例如HD 194598（F8V）的年龄为100亿年左右或略高，HD 201891（F8V）的年龄为99.7±1.1亿年左右，HD 84937（F5V，还未完全进入亚巨星阶段）的年龄甚至为120亿年（有观点认为是132亿年）以上。[26][27][28]类似的著名案例还有下台二A (大熊座ξA)（下台二系统实际上是F8.5V+G2V），该F8.5V的恒星的理论寿命也与太阳相当。[29]但是这些往往都是厚盘老年恒星群中的严重贫金属丰度的恒星，即现存年龄极长的F型主序星全都是在宇宙早期阶段形成的，几乎普遍为第二代恒星，那个时候的宇宙根本就没有能力生成高金属丰度的F型主序星，且由于金属丰度极低会大幅提高同等质量恒星的表面温度，从而使得一些质量上显著小于太阳的恒星在光谱上反而符合F型主序星的特征。理论上，质量只比太阳略大的高自转富金属恒星也一样可以把寿命延长到比太阳更长，但由于整个宇宙的恒星平均金属丰度的演化需要较长的时间，目前这些恒星还比较年轻，难以直接证伪其理论寿命。

不同于G型恒星，在此处假设生命形式所要面对的主要难题是更强烈的光线辐射和平均更短的恒星寿命；F型恒星的电磁辐射能量峰值波段比G型恒星更短，紫外辐射远超G型恒星；因此从长远来看，这会对DNA分子产生深远的负面影响，从而阻碍生命的延续。如果处于其宜居带的行星或卫星恰好拥有一层稠密的大气和臭氧圈，那么理论上生命可以在星球表面得到发展，只是生存空间可能会相对局限于水下或者陆地洞穴中。[9]但21世纪的新研究表明，紫外辐射是一把双刃剑，过强会破坏生态系统，过弱则不能驱动复杂有机物等的产生与演化[30][31][32]，只有0.8倍太阳质量至1.8倍太阳质量的恒星的紫外宜居带和可见光宜居带能够重合[33]。对于类似于地球现代的大气层，F型主序星的紫外辐射在可以承受的范围内；但是在前氧化（低 O₂）时期，F型主序星的辐射剂量既可能促进前生物化学，也可能加剧生物损伤，取决于时段与大气成分。[34]2022年的新研究则指出，F型主序星和A型主序星的高速自转会导致重力昏暗，恒星的赤道面的重力减弱的同时，该面向的温度和辐射也显著低于恒星的两极面（且恒星表层的赤道半径会拉长，变成扁球形），行星轨道通常都在恒星的赤道面而非两极面，也可以减轻宜居带星球的紫外辐射，使其更加适合陆地生物居住（紫外宜居带和可见光宜居带重合的质量上限延展到太阳的2.2倍左右）[32]。F型主序星的恒星风和耀斑活动对宜居带星球的破坏也都程度较轻（好于O、B、G、K、M型主序星，仅次于非磁性的A型主序星，虽然恒星金属丰度高和自转速度快也会加重恒星风但对A/F星等程度较轻，只要恒星磁场不是很强就不要紧[35][36][37][38][39][40][41]）。

参见

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參考資料

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