光譜型

光譜型

光譜型是恆星的溫度分類系統,依恆星光譜的類型,把恆星分成O、B、A、F、G、K和M等類型。其中G型星還有兩種變種類型R和N,K類有一種變型S。

每個光譜都可進一步分為數字亞型,範圍從0到9,更高的數字錶示更低能的光譜和更紅的顏色。在數字後面加上羅馬數字或字母表示恆星演化階段(如太陽光譜型為G2V)。

Oh Be A Fine Girl(or Guy),Kiss me!(哦,做個好女孩/小伙,親親我!)這句話剛好是光譜型的排列順序,很好記吧?

口訣


譜型訣:
.      .
.    /  .
3.Oh Begone, A Friend's Gonna Kiss Me.
4.Only Boys Accepting Feminism Get Kiss Meaningfully.
(1=太陽)
恆星分類半徑質量亮度溫度
R/R☉M/M☉L/L☉K
O03020010,000,00060,000
O51458800,00046,000
B07.41820,00029,000
B53.86.580015,200
A02.53.2809,600
A51.72.1208,700
F01.41.767,200
F51.21.292.56,400
G01.051.11.266,000
G21115,700
G50.930.90.795,500
K00.850.780.45,150
K50.740.690.164,450
M00.630.470.0633,850
M50.320.210.00793,200
M80.130.10.00082,500
M9.50.10.080.00011,900
類型溫度約定顏色看見顏色質量(太陽質量半徑(太陽半徑)亮度(太陽光度)氫線主序星比例
O30,000-60,000K藍色藍色64M⊙16R⊙1,400,000L⊙~0.00003%
B10,000-30,000K藍到白色藍白色18M⊙7R⊙20,000L⊙一般0.13%
A7,500-10,000K白色白色3.1M⊙2.1R⊙40L⊙強烈0.60%
F6000-7500K淡黃白色白色1.7M⊙1.4R⊙6L⊙一般3%
G5000-6000K黃色淡黃白色1.1M⊙1.1R⊙1.2L⊙7.60%
K3500-5000K橙色黃橙色0.8M⊙0.9R⊙0.4L⊙十分弱12.10%
M2000-3500K紅色橙紅色0.4M⊙0.5R⊙0.04L⊙十分弱76.45%

光譜分類


恆星的光譜型
恆星的光譜型
第一類:白色和藍色的恆星,光譜有厚重的氫線和金屬線。 (即O類、B類和A類)
第二類:黃白星-氫的強度減弱,但是金屬線更為明顯。(即F類、G類和K類)
第三類:有寬闊譜線的黃到橙色星。(即M類)
第四類:有明顯碳帶的紅色星和碳星。
摩根-肯那光譜分類法
摩根-肯那光譜分類法是目前最通用的恆星分類法,依據恆星的溫度由高至低排序(質量、半徑和亮度皆與太陽比較),但其光譜標示仍沿用哈佛光譜中的分類,將恆星的光譜分成七大類,每類再細分為十小類。但目前最熱的星為O5,最冷的星為M5,即O型只有五小類,M型只有六小類,總計為61小類。
各類型的特性如下:
O:藍色。溫度高於25,000K,有電離的氦光譜,氫的譜線(吸收線)不明顯,在紫外線區的連續光譜強烈。多數的原子都呈現高電離狀態,如氮失去兩個電子,硅失去三個電子,氦失去一個電子。
B:藍到藍白色。溫度在11,000至25,000K之間,氦原子譜線呈現中性,硅則失去1或2個電子,氧和鎂原子失去1個電子。如B0就已經沒有氦的遊離譜線,氫譜線則已很明顯。
A:藍白色到白色。溫度在7,500至11,000K之間,光譜以氫原子的譜線最強烈,硅、鎂、鐵、鈣、鈦等都為遊離的譜線,但金屬的譜線很微弱。如A0已經沒有氦的譜線,有微弱的鎂與硅的離子譜線,也有鈣離子的譜線。
F:白色到黃白色。溫度在6,000至7,500K之間,有離子化的金屬譜線,氫的譜線轉弱但仍很明顯,鐵、鉻等自然態的金屬譜線開始出現。如F0的鈣離子線強烈,氫的譜線雖已減弱,但中性氫原子譜線與一階金屬離子線都很明顯。
G:黃白到黃色。溫度在5,000至6,000K之間,有遊離的金屬、鈣譜線及部份的金屬譜線,氫原子的譜線弱,分子譜線(CH)已經出現。如G0譜線以中性金屬線為主,具有很強的中性鈣、鎂、鐵吸收線,鈣的離子線達到最強,氫氧根(G帶)的吸收線很強。
K:黃到橙色。溫度在3,500至5,000K之間,主要為金屬譜線。如K0在藍色的連續區強度微弱,氫線很微弱,有中性金屬譜線,分子譜線(CH、CN)依然存在。
光譜型
光譜型
M:橙到紅色。溫度低於3,500K,有金屬、分子及氧化物的譜線,氧化鈦(TiO)的譜線成為最主要的譜線,氫線消失。如M0已有很強的分子帶,尤其是氧化鈦、鈣原子的譜線強烈,紅色區呈現連續光譜;M5鈣原子的譜線很強,氧化鈦的強度超過鈣。(M型和K型也被稱為紅矮星
此外,在巨星的區域內因為還有其他的元素參與核反應,所以還有R、S、N三種在巨星分支上才會用的分類;還有些恆星因為有些特殊譜線而不易歸類於其中,也會另外加上註解用的字母作為區別。哈佛光譜分類法在制定之初,參考了太陽光譜的命名方法,以氫原子光譜為依據,依照強弱以字母A、B、C、D的順序來標示,A型就是氫譜線最強烈的,B型比A型要弱一些,C型又再弱一些,依此類推。而我們知道氫的譜線只在特定的溫度範圍內才會明顯,溫度太高或太低譜線都會減弱,所以當摩根與肯那使用溫度來排列時,字母就不再能依序排列了;同時也參考其他原子的譜線,合併與刪除了一些重複的類型,將哈佛分類原來的16種分類改成為今日我們所看見的型態。
羅馬數字和字母表示的演化階段:O,特超巨星;Ⅰa和Ⅰb,超巨星;Ⅱ,亮巨星;Ⅲ,巨星;Ⅳ,亞巨星;Ⅴ,主序星(或稱為矮星);Ⅵ,亞矮星;Ⅶ,白矮星絕對星等從大到小)

分類延伸


該分類系統已經延伸到了失敗的恆星上(質量太小而無法維持氫聚變,但質量遠大於一般巨行星),即褐矮星上,分成L型星和T型星。

光譜的排序


摩根-肯那光譜在天文學上使用的非常廣泛,為便於學生記憶,發展出了許多記憶用的口訣,其中最為人熟知的便是這一句:Oh! Be A Fine Girl Kiss Me,諷刺的是天文學家幾乎都是男性,但制定哈佛光譜分類法的卻是一群女天文學家。
這些還都是傳統的記憶口訣,在網路上還可以找到各種不同場合(包括政治)的口訣。
O、 B、和A型有時被稱為早期形光譜,K和M稱為晚期型光譜,這與觀測無關,是依據20世紀初期的理論而來的,當時認為恆星誕生時是高溫的早期型,然後溫度逐漸下降成為低溫的晚期型。研究發現這種說法是完全錯誤的。
有一些罕用的光譜分類,只適用在少數的恆星上:
罕用的光譜類型
W:25000~50000K - 巨大的沃爾夫-拉葉星。
L:1,500-2,700 K – 恆星的質量不足以讓氫的核聚變持續進行的棕矮星。L代表鋰,在恆星內會很快的蛻變。
T:300-1,500K – 比L棕矮星溫度更低的T棕矮星,在光譜中有甲烷的譜線。如甲烷矮星。
三種類型的棕矮星
三種類型的棕矮星
Y:<300K - 溫度最低的棕矮星,幾乎不發光。
C:碳星。
R:以前是光譜中有碳星譜線的G5到K5型恆星。
N:以前是光譜中有碳星譜線的K5到M5型恆星。
S:原本是M型的恆星,但正常的氧化銻譜線被氧化鋅譜線取代。
D:白矮星,例如,天狼星B

白矮星的分類


D代表的是白矮星,為低質量恆星在結束它們生命時的終點。白矮星的光譜可以細分為DA, DB, DC, DO, DX, DZ, 和DQ。要注意的是附加的字母並不是用在恆星本身,只是在說明在白矮星外圍大氣層的狀況。
白矮星的分類如下:
DA:外圍或大氣層有豐富的氫,光譜中有巴爾曼系列的譜線。
DB:外圍或大氣層有豐富的氦,光譜中有中性氦原子的譜線。
DO:光譜以氦離子譜線為主,也可能有微弱的氫與氦原子譜線。
DQ:外圍或大氣層有豐富的碳,光譜中有碳原或分子的譜線。
DZ:外圍或大氣層有豐富的金屬,光譜中有鈣離子的譜線。
DC:光譜中沒有上述各型特徵的譜線,也就是說光譜幾乎是連續光譜。
DX:譜線的特徵不明確,不能確切分類的。
A,B,O,Q等譜線的特徵如果出現在同一顆白矮星的光譜中,也可以同時列出。
物理性質(附加字母)
為了更明確描述白矮星的物理狀態,會再使用第二個字母來說明:
P:光譜被偏極化
H:譜線有在磁場下因塞曼效應產生分裂的現象
V:變星
PEC:特殊的譜線
溫度標示:白矮星的光譜也有由1~9的數字系列來界定表面溫度的範圍,1的溫度約在37,500K以上,9的溫度約為5,500K。是以50,400K為基數,除以白矮星表面的有效溫度所得到的商數。