恆星的顏色是由什麼決定的？

星空中色彩斑斕的顏色是什麼決定的？是物理學中焰色反應么？

恆星顏色由表面溫度決定。如果我們把這個星體在所有頻率發射的輻射都收集起來，會發現它們形成如下曲線：

這個東西叫做黑體輻射，是由圖中的普朗克公式算出來的。黑體是一個物理中的假象物體：它會吸收全部照在它上面的輻射。星體基本上可以算是黑體。
下面來觀察這些曲線的規律。最明顯的是它們的能量級別，不過這個不是重點。再看能發現不同溫度的曲線在不同的頻率達到最大值，這個頻率隨溫度的增加向左（高頻率）移動。還有人把這個移動總結了個公式，叫Wien Displacement Law:

溫度低的恆星的輻射量在紅外達到最大值，在可見光波段里紅色輻射的量遠大於藍色輻射，所以星星呈紅色；溫度高的恆星則在紫外達到最大值，所以會呈藍色。太陽在可見光波段中間達到最大值，對應綠色，但是為什麼我們看到的太陽不是綠色的？觀察第一張圖中6000K的曲線（太陽大概的表面溫度），它雖然在綠色達到最大值，但在紅色、藍色區域也都有大量的輻射，所以當這些不同顏色的光都混合在一起的時候，就成了我們看到的太陽的白光。很多時候我們在媒體上可以看到的顏色豐富的太空圖像，它們拍攝的對象一般是星雲、星系。不過那些圖像的顏色其實都是偽彩色。我們在不同波段給同一個天體拍照，最開始出來的都是黑白照片，然後我們賦予不同頻率的照片不同顏色（藍色對於高頻率，紅色對應低頻率），然後再將這些照片疊加起來，就得到了色彩斑斕的天體圖像。
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說起星雲圖，可以舉個例子：

這張圖是非常有名的蟹狀星雲（M1），是一顆在1054年發生的超新星遺迹，星雲中心是一顆脈衝星（中子星）。
這張圖片是由三張圖片（這三張每張也要經過數十上百張子圖片合成以達到最大的清晰度）合成的，其中藍色來自Chandra X-ray Observatory拍攝的x射線圖，紅色和黃色來自哈勃望遠鏡的可見光圖片，紫色來自Spitzer Space Telescope拍攝的紅外圖像。

這張圖像是由哈勃望遠鏡在可見光波段拍攝的，但是其中的顏色也不是真正能被肉眼直接看到的顏色。其中星雲邊緣絲狀物中的藍色是中性氧，綠色是正一價的硫，而紅色是正二價的氧。
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評論里有童鞋@胡楊（我沒在列表裡找到你對不起啊）提出黑體輻射和發射譜線是不一樣的，這個說得非常對。我沒有提因為覺得有點麻煩，不過因為說到了利用元素的發射譜線合成天文圖片，如果不提好像會有誤導性。發射譜線跟黑體輻射沒有什麼關係。
說到這個元素的譜線，它可以有兩種：發射譜線和吸收譜線。

每個元素都有獨特的發射/吸收譜線，這就像它的指紋一樣。而兩種譜線什麼時候出現，請參照上圖：當一團稀薄的由某些元素構成的雲被一團具有連續光譜的光源照亮時，它就會呈現吸收譜線，也就是你會看到基本上連續的光譜，但是但某些特定位置光就不見了；而當我們觀測這團雲獨自存在時，就只能看到很少的一些輻射，也就是它的發射譜線，而且這些輻射出現的地方就是在前一種情況中光消失的地方。
而這些不管是發射還是吸收的譜線為什麼會存在呢？是因為電子在不同能量級別之間躍遷的時候會發射/吸收光子，是這些光子導致了譜線。由於對於不同元素來說不同能量級別之間的差值不同，所以對應的譜線也不同。說起來輻射的頻率與能量差是由一個非常有名的公式聯繫起來的：

這個是說每個光子的能量等於普朗克常數乘上光的頻率。這個公式是由愛因斯坦提出的，不過這個想法最初是由普朗克提出的，所以h會叫普朗克常數。愛因斯坦基本上就是因為用這個公式解釋了光電效應才得了諾貝爾獎。
上面說到恆星基本上是黑體，但為什麼只是「基本上」呢？因為如果我們看一個真實的恆星的熱譜，會發現是這樣：

看上去跟黑體輻射的曲線有點像，不過多出來好多向下扎的刺。這些刺其實就是恆星大氣層中的元素的吸收譜線。想必大家都知道氦元素最初是在太陽上找到的這個例子，但是具體是怎麼找到的呢？科學家們觀察太陽的光譜，在其中發現了陌生的吸收譜線，後來證實那就是來自He的。
這些元素的譜線對於天文學來說非常非常非常重要，通過觀測一個天體的光譜和其中的譜線我們可以得到很多關於這個天體的信息，包括它的組成和它的運動情況。
然後也是這些譜線的存在讓我們能拍出好看的天文照片啦。

恆星的顏色由表面溫度決定，一顆恆星的可見光基本都是由光球層發出的；
溫度越高，意味著電子能級越高，自發躍遷到低能級時釋放的光子能量越高，光的頻率就越高，顏色也就越偏向藍色；反之則越偏向紅色。

對於處於主星序的橫行來說，表面溫度又是由質量決定的，質量越大，核反應速率越快，釋放能量越多，表面溫度也就越高；反之則越低；
而處於演化晚期、末期的紅巨星、白矮星等，則另有一些很複雜的因素，比如恆星的體積、成分等
色彩斑斕的星際雲分兩種，一種是發射星雲，一種是反射星雲；
發射星雲是指自身溫度高，而能夠自己發光的氣體雲，一般都是被附近的恆星發出的紫外射線激發，進而溫度升高釋放光子；
反射星雲，顧名思義，就是反射其它恆星的光啦...