التصنيف الطيفي للنجوم

يؤدي فرز النجوم حسب أنماط الخطوط في أطيافها إلى التسلسل المألوف من النجوم O الزرقاء الساخنة إلى النجوم M الحمراء الباردة، وهو تصنيف يتبين أنه ترتيب حسب درجة حرارة السطح.

Definition

التصنيف الطيفي للنجوم هو التصنيف المنهجي للنجوم وفقًا لمظهر أطيافها، وبشكل رئيسي وجود وقوة خطوط الامتصاص، مما يعكس بشكل أساسي درجة حرارة سطحها وبشكل ثانوي لمعانها.

Scope

يغطي الموضوع التسلسل الطيفي لهارفارد وترتيبه حسب درجة الحرارة، ومعادلة ساها للتأين التي تفسر سبب اختلاف قوة الخطوط مع درجة الحرارة، وإضافة بُعد اللمعان في نظام مورغان-كينان، وتوسيع التسلسل ليشمل الأقزام البنية الباردة والفئات الشاذة.

Core questions

• كيف تُصنف النجوم إلى أنواع طيفية؟
• لماذا يتتبع التسلسل الطيفي درجة الحرارة؟
• ما هي المعلومات الإضافية التي يضيفها فئة اللمعان؟
• إلى أي مدى يمتد تسلسل التصنيف؟

Key concepts

• الأنواع الطيفية OBAFGKM
• معادلة ساها
• فئة اللمعان
• نظام مورغان-كينان
• التأين والإثارة
• فئات الأقزام البنية
• المعايير الطيفية

Key theories

تسلسل درجة الحرارة ومعادلة ساها

يرتب تسلسل هارفارد OBAFGKM النجوم حسب قوة خطوط امتصاصها؛ وتُظهر معادلة ساها للتأين أن هذه القوى تعتمد على درجة الحرارة من خلال تأين وإثارة الذرات، لذا فإن التسلسل هو في الأساس مقياس لدرجة الحرارة.

تصنيف MK ثنائي الأبعاد

يضيف نظام مورغان-كينان فئة لمعان من النجوم العملاقة الفائقة إلى الأقزام جنبًا إلى جنب مع نوع درجة الحرارة، باستخدام ميزات الخطوط الحساسة للضغط للتمييز بين النجوم ذات درجة الحرارة نفسها ولكن بأحجام مختلفة، مما يضع كل نجم بشكل فريد على مخطط هرتسبرونغ-راسل.

Mechanisms

تتحكم درجة حرارة الغلاف الجوي للنجم في كيفية تأين ذراته وكيفية توزيع إلكتروناتها بين مستويات الطاقة، وهذا بدوره يحدد خطوط الامتصاص التي تظهر ومدى قوتها. تُظهر النجوم الأكثر سخونة الهيليوم المتأين وخطوط الهيدروجين الضعيفة، بينما تُظهر النجوم المتوسطة الهيدروجين القوي، وتُظهر النجوم الباردة المعادن المحايدة والنطاقات الجزيئية، مما ينتج عنه التسلسل الطيفي المرتب.

Clinical relevance

يوفر التصنيف الطيفي تقديرًا سريعًا وموحدًا لدرجة حرارة النجم ولمعانه، وينظم فهارس ملايين النجوم، ويرسخ معايرة المعلمات النجمية، وهو الأساس التاريخي الذي بُني عليه مخطط هرتسبرونغ-راسل وفيزياء النجوم.

History

صنفت كانون مئات الآلاف من النجوم في هارفارد، وأنشأت التسلسل الطيفي؛ وكشفت نظرية ساها للتأين عام 1920 وأطروحة باين عام 1925 أنه ترتيب حسب درجة الحرارة، وأضاف مورغان وكينان وكيلمان بُعد اللمعان في أطلسهم عام 1943 لإنشاء نظام MK الحديث.

Key figures

• Annie Jump Cannon
• Cecilia Payne-Gaposchkin
• Meghnad Saha
• William Wilson Morgan

Seminal works

• morgan1943
• payne1925

Frequently asked questions

ماذا يعني التسلسل OBAFGKM؟

إنه ترتيب الأنواع الطيفية من النجوم الأكثر سخونة إلى الأبرد؛ يمثل كل حرف نطاقًا من درجة حرارة السطح، حيث تكون النجوم O هي الأكثر سخونة وزرقة والنجوم M هي الأبرد والأكثر احمرارًا، وغالبًا ما يتم تذكر التسلسل بواسطة اختصار.

لماذا تحصل نجمتان لهما نفس درجة الحرارة على تصنيفات مختلفة؟

يمكن أن تختلف النجوم ذات درجة الحرارة المتساوية في الحجم والجاذبية السطحية، مما يغير بشكل طفيف الخطوط الطيفية الحساسة للضغط؛ وتلتقط فئة اللمعان MK هذا، حيث تميز، على سبيل المثال، نجمًا عملاقًا عن قزم من التسلسل الرئيسي من نفس النوع الطيفي.