Phân loại quang phổ sao

Việc sắp xếp các ngôi sao theo các mẫu vạch trong quang phổ của chúng tạo ra chuỗi quen thuộc từ các sao loại O xanh nóng đến các sao loại M đỏ lạnh, một phân loại hóa ra là sự sắp xếp theo nhiệt độ bề mặt.

Definition

Phân loại quang phổ sao là việc phân loại có hệ thống các ngôi sao theo sự xuất hiện của quang phổ của chúng, chủ yếu là sự hiện diện và cường độ của các vạch hấp thụ, điều này phản ánh chủ yếu nhiệt độ bề mặt và thứ cấp là độ sáng của chúng.

Scope

Chủ đề này bao gồm chuỗi quang phổ Harvard và thứ tự nhiệt độ của nó, phương trình ion hóa Saha giải thích tại sao cường độ vạch thay đổi theo nhiệt độ, việc bổ sung một chiều độ sáng trong hệ thống Morgan-Keenan, và sự mở rộng của chuỗi đến các sao lùn nâu lạnh và các lớp đặc biệt.

Core questions

• Các ngôi sao được sắp xếp thành các loại quang phổ như thế nào?
• Tại sao chuỗi quang phổ theo dõi nhiệt độ?
• Thông tin bổ sung nào mà lớp độ sáng mang lại?
• Chuỗi phân loại mở rộng đến mức nào?

Key concepts

• các loại quang phổ OBAFGKM
• phương trình Saha
• lớp độ sáng
• hệ thống Morgan-Keenan
• ion hóa và kích thích
• các lớp sao lùn nâu
• tiêu chuẩn quang phổ

Key theories

Chuỗi nhiệt độ và phương trình Saha

Chuỗi Harvard OBAFGKM sắp xếp các ngôi sao theo cường độ của các vạch hấp thụ của chúng; phương trình ion hóa của Saha cho thấy rằng các cường độ này phụ thuộc vào nhiệt độ thông qua sự ion hóa và kích thích của các nguyên tử, do đó chuỗi này về cơ bản là một thang nhiệt độ.

Phân loại MK hai chiều

Hệ thống Morgan-Keenan bổ sung một lớp độ sáng từ siêu khổng lồ đến sao lùn cùng với loại nhiệt độ, sử dụng các đặc điểm vạch nhạy áp suất để phân biệt các ngôi sao có cùng nhiệt độ nhưng kích thước khác nhau, đặt mỗi ngôi sao một cách độc đáo trên biểu đồ Hertzsprung-Russell.

Mechanisms

Nhiệt độ của khí quyển sao chi phối cách các nguyên tử của nó bị ion hóa và cách các electron của chúng được phân bố giữa các mức năng lượng, điều này đến lượt nó quyết định các vạch hấp thụ nào xuất hiện và cường độ của chúng. Các ngôi sao nóng hơn cho thấy heli bị ion hóa và các vạch hydro yếu, các ngôi sao trung gian cho thấy hydro mạnh, và các ngôi sao lạnh cho thấy các kim loại trung hòa và các dải phân tử, tạo ra chuỗi quang phổ có trật tự.

Clinical relevance

Phân loại quang phổ cung cấp một ước tính nhanh chóng, tiêu chuẩn hóa về nhiệt độ và độ sáng của một ngôi sao, tổ chức các danh mục của hàng triệu ngôi sao, neo giữ việc hiệu chuẩn các thông số sao, và là nền tảng lịch sử mà trên đó biểu đồ Hertzsprung-Russell và vật lý sao được xây dựng.

History

Cannon đã phân loại hàng trăm nghìn ngôi sao tại Harvard, thiết lập chuỗi quang phổ; lý thuyết ion hóa của Saha năm 1920 và luận án của Payne năm 1925 đã tiết lộ nó là một sự sắp xếp theo nhiệt độ, và Morgan, Keenan, và Kellman đã thêm chiều độ sáng trong tập bản đồ năm 1943 của họ để tạo ra hệ thống MK hiện đại.

Key figures

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

Seminal works

• morgan1943
• payne1925

Frequently asked questions

Chuỗi OBAFGKM có nghĩa là gì?

Đó là thứ tự của các loại quang phổ từ các ngôi sao nóng nhất đến lạnh nhất; mỗi chữ cái đánh dấu một phạm vi nhiệt độ bề mặt, với các sao loại O là nóng nhất và xanh nhất và các sao loại M là lạnh nhất và đỏ nhất, và chuỗi này thường được ghi nhớ bằng một câu thần chú.

Tại sao hai ngôi sao có cùng nhiệt độ lại nhận được các phân loại khác nhau?

Các ngôi sao có nhiệt độ bằng nhau có thể khác nhau về kích thước và trọng lực bề mặt, điều này làm thay đổi một cách tinh tế các vạch quang phổ nhạy áp suất; lớp độ sáng MK nắm bắt điều này, phân biệt, ví dụ, một sao khổng lồ với một sao lùn dãy chính cùng loại quang phổ.