Žvaigždžių klasifikacija (O–M): spektriniai tipai, spalvos ir temperatūra

Žvaigždžių klasifikacija O–M: sužinokite spektrinius tipus, spalvas ir temperatūras — nuo raudonųjų M iki karštųjų O žvaigždžių su aiškiais paaiškinimais.

Astronomijoje žvaigždžių klasifikacija - tai būdas sugrupuoti žvaigždes pagal temperatūrą. Žvaigždės temperatūrą galima išmatuoti pažvelgus į jos spektrą, t. y. į tai, kokią šviesą žvaigždė skleidžia. Spektras atskleidžia stiprias arba silpnai matomas linijas, kurios atsiranda dėl tam tikrų atomų ar molekulių absorbcijos ar emisijos — pagal šias linijas astronomai nusprendžia, kokioje temperatūroje ir chemine sudėtimi yra žvaigždė.

Žvaigždės taip pat skirstomos į spektrinius tipus arba klases pagal spalvą. Apskritai žvaigždės temperatūra lemia jos spalvą — nuo raudonos iki mėlynai baltos. Spektriniai tipai tradiciškai žymimi raidėmis. Septyni pagrindiniai tipai yra M, K, G, F, A, B ir O. M žvaigždės yra šalčiausios, o O — karščiausios. Visoje sistemoje yra ir kitų tipų, kuriuos retai sutinkame: W, R, N ir S. Artimiausia Žemei žvaigždė — Saulė — yra G klasės žvaigždė.

Spektrinių tipų (O–M) apibūdinimas, spalvos ir temperatūros

Kiekviena raidė suskirstoma į dešimt potipių (0–9), pvz., G0 → G9, kur 0 reiškia arčiausiai karštesnės klasės, o 9 — arčiau šaltesnės. Toliau pateikiami apytiksliai temperatūrų intervalai, spalvos apibūdinimai ir tipiniai spektro požymiai:

• O — temperatūra ~30 000 K ir daugiau. Spalva: labai mėlyna. Spektre matomos stiprios jonizuoto heliumo linijos, silpnos vandenilio linijos; dažnai stiprios jonizuotų sunkiųjų elementų linijos.
• B — ~10 000–30 000 K. Spalva: mėlyna ar mėlynai balta. Matomos neutraliojo heliumo linijos (šaltesniuose B tipų žvaigždėse) ir stiprios vandenilio Balmer linijos.
• A — ~7 500–10 000 K. Spalva: balta. Labiausiai ryškios vandenilio Balmer linijos; silpnesnės metalo linijos.
• F — ~6 000–7 500 K. Spalva: gelsvai balta. Balmer linijos silpsta, stiprėja jonizuotų metalų (pvz., Ca II) linijos.
• G — ~5 200–6 000 K. Spalva: geltona (Saulė yra G2V). Spektre ryškios metalo linijos (Fe, Ca) ir molekulinės juostos pradeda pasireikšti šaltesnėse G žvaigždėse.
• K — ~3 700–5 200 K. Spalva: oranžinė. Spektrui būdingos neutralios metalo linijos ir stiprėjančios molekulinės juostos.
• M — < ~3 700 K. Spalva: raudona. Dominuoja molekulinės juostos, ypač TiO; taip pat silpnos vandenilio linijos.

Spektro ypatybės ir klasifikacijos principai

Spektrinė klasifikacija nėra grindžiama vien spalvų matavimu — svarbiausi yra absorbcijos ir emisijos linijų santykiai bei jų stiprumas. Pvz., labai karštose O žvaigždėse matyti jonizuoto heliumo linijos, o vėsesnėse M žvaigždėse — molekulinės juostos (TiO). Balmerio serija (vandenilio linijos) yra ypač stipri A tipo žvaigždėse, o metalų linijos stiprėja pereinant prie šaltesnių tipų.

Subklasės ir spinduliuotės intensyvumo (luminosity) klasės)

Be pagrindinio spektrinio tipo, žvaigždės aprašomos ir pagal šviesumo (luminosity) klasę — tai MK (Morgan–Keenan) sistema. Ji nurodo žvaigždės atmosferos slėgį ir todėl susijusi su žvaigždės dydžiu ar evoliucijos stadija:

• I — supermilžinė (supergiantės)
• III — milžinė (giant)
• V — pagrindinės sekos žvaigždė (dwarf arba „pagrindinė seka“)

Pavyzdžiui, G2V yra Saulės klasė (pagrindinės sekos geltona žvaigždė), o M1I būtų raudonoji supermilžinė (pvz., Betelgeize panašios žvaigždės). Toks derinys (raidė + skaičius + romaninė klasė) tiksliau apibūdina žvaigždę.

Retesni tipai ir toliau už M

Be pagrindinių O–M klasių, egzistuoja ir kiti spektriniai tipai bei specialios kategorijos:

• W — Wolf–Rayet žvaigždės: labai masyvios ir karštos žvaigždės su plačiomis emisijos linijomis (He, C, N). Jos žymi stiprias žvaigždžių vėtrų fazes.
• R, N — istoriškai naudotos anglies žvaigždėms apibūdinti (dabar dažnai žymimos kaip C tipo arba „C“ klasė); jų spektruose dominuoja anglies molekulių juostos.
• S — žvaigždės su specifinėmis molekulinėmis juostomis (pvz., ZrO), esančios tarp tipų K ir M evoliucijoje.
• Už M ribos aptinkami dar šaltesni objektai — rudieji nykštukai, žymimi kaip L, T ir Y, kurių spektrai dominuojami metanais, vandens juostomis ir kt.

Istorija ir šiuolaikiniai metodai

Pagrindinė spektrinė klasifikacija (Harvardo sistema) buvo sudaryta XX a. pradžioje (reikšmingą indėlį turėjo Annie Jump Cannon). Vėliau sistema buvo patobulinta įtraukiant MK klasifikaciją, kuri vienu metu apibrėžia ir temperatūrą, ir šviesumą. Šiandien spektrai gali būti klasifikuojami rankiniu būdu arba automatiškai naudojant kompiuterinius algoritmus ir didelius spektroskopinius duomenų rinkinius.

Pastaba apie spalvą ir temperatūrą

Spalva yra matomas temperatūros ir spektrinio energijos pasiskirstymo rezultatas: karštesnės žvaigždės skleidžia daugiau šviesos trumpesnėse (mėlynos) bangose, vėsesnės — daugiau ilgesnėse (raudonos). Tai atitinka ir termodinamikos dėsnį (Wieno dėsnis), tačiau spektrinė klasifikacija remiasi konkrečiomis linijomis, o ne vien tik bendru spinduliuotės pasiskirstymu.

Apibendrinant, spektrinė klasifikacija O–M suteikia efektyvų būdą apibūdinti žvaigždžių temperatūrą, spalvą ir chemines bei fizines savybes — nuo karštų mėlynųjų O tipo iki šaltų raudonųjų M žvaigždžių, o papildomos klasės ir MK sistema leidžia detaliau nusakyti žvaigždžių evoliucines būsenas.

Harvardo spektrinė klasifikacija

Harvardo klasifikavimo sistema yra vienmatė klasifikavimo schema. Žvaigždžių paviršiaus temperatūra svyruoja maždaug nuo 2 000 iki 40 000 kelvinų. Fizikiniu požiūriu klasės nurodo žvaigždės atmosferos temperatūrą ir paprastai išdėstomos nuo karščiausios iki šalčiausios, kaip ir toliau pateiktoje lentelėje:

Pastaba: Įprastinis spalvų aprašymas apibūdina tik žvaigždžių spektro viršūnę. Tačiau tikrosios regimosios spalvos, kurias mato akis, yra šviesesnės nei įprastiniai spalvų aprašymai.

Klasė	Paviršiaus temperatūra (kelvinai)	Įprastinės spalvos aprašymas	Faktinė matoma spalva	Masė (Saulės masė)	Spindulys (Saulės spinduliai)	Šviesumas (bolometrinis)	Hydrogenlines	Dalis visų pagrindinės sekos žvaigždžių
O	≥ 33,000 K	mėlyna	mėlyna	≥ 16 M ☉	≥ 6,6 R ☉	≥ 30 000 L ☉	Silpnas	~0.00003%
B	10,000-33,000 K	mėlyna balta	tamsiai mėlyna balta	2.1-16 M ☉	1,8-6,6 R ☉	25-30 000 L ☉	Vidutinis	0.13%
A	7,500-10,000 K	balta	mėlyna balta	1,4-2,1 M ☉	1,4-1,8 R ☉	5-25 L ☉	Stiprus	0.6%
F	6,000-7,500 K	geltona balta	balta	1,04-1,4 M ☉	1,15-1,4 R ☉	1,5-5 L ☉	Vidutinis	3%
G	5,200-6,000 K	geltona	gelsvai baltas	0,8-1,04 M ☉	0,96-1,15 R ☉	0,6-1,5 L ☉	Silpnas	7.6%
K	3,700-5,200 K	oranžinė	šviesiai geltona oranžinė	0,45-0,8 M ☉	0,7-0,96 R ☉	0,08-0,6 L ☉	Labai silpnas	12.1%
M	2,000-3,700 K	raudona	šviesiai oranžinė raudona	≤ 0,45 M ☉	≤ 0,7 R ☉	≤ 0,08 L ☉	Labai silpnas	76.45%
R	1,300-2,000 K	raudona []	raudona []	Nežinomas	Nežinomas	Nežinomas	Labai silpnas	Nežinomas
N	1,300-2,000 K	raudona []	raudona []	Nežinomas	Nežinomas	Nežinomas	Labai silpnas	Nežinomas
S	1,300-2,000 K	raudona []	raudona []	Nežinomas	Nežinomas	Nežinomas	Labai silpnas	Nežinomas

Kiekvienai klasei nurodyta masė, spindulys ir šviesis tinka tik pagrindinės sekos žvaigždėms, todėl netinka raudonosioms milžinėms. Spektrinės klasės nuo O iki M suskirstytos arabiškais skaitmenimis (0-9). Pavyzdžiui, A0 reiškia karščiausias A klasės žvaigždes, o A9 - vėsiausias. Saulė priskiriama G2 klasei.

Hercšprungo-Riusselio diagrama dažniau naudojama astronomijoje, nes ji susieja tris svarbius kintamuosius: absoliučiąją žvaigždės didumą, šviesį ir paviršiaus temperatūrą. Astronomijai ji tokia pat svarbi kaip periodinė lentelė chemijai.

Įprastinės ir akivaizdžios spalvos

Įprastiniai spalvų apibūdinimai yra tradiciniai astronomijoje ir reiškia spalvas, palyginti su vidutine A klasės žvaigždės spalva, kuri laikoma balta. Akivaizdžių spalvų aprašymai yra tokie, kokius stebėtojas matytų, jei bandytų aprašyti žvaigždes tamsiame danguje be pagalbinių priemonių akims arba su žiūronais.

Pati Saulė yra balta, nors kartais vadinama geltona žvaigžde. Tai natūrali žmogaus optinių pojūčių evoliucijos pasekmė: reakcijos kreivė, kuri maksimaliai padidina bendrą efektyvumą prieš Saulės apšvietimą, pagal apibrėžimą suvokia Saulę kaip baltą, nors tarp stebėtojų yra tam tikrų subjektyvių skirtumų.

·        

R136a1, masyvi Wolf-Rayet žvaigždė

·        

Kosminio teleskopo "Hubble" daryta migliados M1-67 nuotrauka ir centre esanti Vilko ir Rajeto žvaigždė WR 124

·        

Ankstyvojo tipo žvaigždžių judėjimas per -/+ 200 000 metų

·        

UGC 5797 - emisijos linijų galaktika, kurioje susidaro masyvios ryškios mėlynos žvaigždės

·        

O tipo žvaigždės spektras

·        

B tipo žvaigždės Jewel Box klasteryje

·        

Vega, A tipo žvaigždė, palyginti su Saule

·        

Polaris, F tipo žvaigždė

·        

Vėlyvojo tipo žvaigždžių judėjimas aplink viršūnę (kairėje) ir priešpilnį (dešinėje) per -/+ 200 000 metų

·        

Saulė, G tipo žvaigždė

·        

Arktūras, K tipo raudonoji milžinė, palyginti su M tipo Antaresu

·        

Betelgeizė - M tipo raudonoji žvaigždė milžinė.

·        

VY Canis Majoris, M tipo hipergigantas

·        

R Sculptoris, anglies žvaigždė.

·        

Nykštukinių žvaigždžių (V šviesumo klasė) standartinių spektrinių tipų spektrai paimti iš Pickles (1998).

·        

Secchi spektrinių tipų vadovas ("152 Schjellerup" yra Y Canum Venaticorum)

·        

Sirijus A ir B (DA2 tipo baltoji nykštukė), aptikti "Hubble" teleskopu

Žvaigždžių klasifikacija nuo O iki M.


Hercšprungo-Riusselio diagramoje žvaigždžių klasifikacija siejama su absoliučiu dydžiu, šviesumu ir paviršiaus temperatūra.

Harvardo spektrinė klasifikacija

Harvardo klasifikavimo sistema yra vienmatė klasifikavimo schema. Žvaigždžių paviršiaus temperatūra svyruoja nuo maždaug 2000 iki 40 000 kelvinų. Fizikiniu požiūriu klasės nurodo žvaigždės atmosferos temperatūrą ir paprastai išdėstomos nuo karščiausios iki šalčiausios, kaip ir toliau pateiktoje lentelėje:

Pastaba: Įprastinis spalvų aprašymas apibūdina tik žvaigždžių spektro viršūnę. Tačiau tikrosios regimosios spalvos, kurias mato akis, yra šviesesnės nei įprastiniai spalvų aprašymai.

Klasė	Paviršiaus temperatūra (kelvinai)	Įprastinės spalvos aprašymas	Faktinė matoma spalva	Masė (Saulės masė)	Spindulys (Saulės spinduliai)	Šviesumas (bolometrinis)	Hydrogenlines	Dalis visų pagrindinės sekos žvaigždžių
O	≥ 33,000 K	mėlyna	mėlyna	≥ 16 M ☉	≥ 6,6 R ☉	≥ 30 000 L ☉	Silpnas	~0.00003%
B	10,000-33,000 K	mėlyna balta	tamsiai mėlyna balta	2.1-16 M ☉	1,8-6,6 R ☉	25-30 000 L ☉	Vidutinis	0.13%
A	7,500-10,000 K	balta	mėlyna balta	1,4-2,1 M ☉	1,4-1,8 R ☉	5-25 L ☉	Stiprus	0.6%
F	6,000-7,500 K	geltona balta	balta	1,04-1,4 M ☉	1,15-1,4 R ☉	1,5-5 L ☉	Vidutinis	3%
G	5,200-6,000 K	geltona	gelsvai baltas	0,8-1,04 M ☉	0,96-1,15 R ☉	0,6-1,5 L ☉	Silpnas	7.6%
K	3,700-5,200 K	oranžinė	šviesiai geltona oranžinė	0,45-0,8 M ☉	0,7-0,96 R ☉	0,08-0,6 L ☉	Labai silpnas	12.1%
M	2,000-3,700 K	raudona	šviesiai oranžinė raudona	≤ 0,45 M ☉	≤ 0,7 R ☉	≤ 0,08 L ☉	Labai silpnas	76.45%
R	1,300-2,000 K	raudona []	raudona []	Nežinomas	Nežinomas	Nežinomas	Labai silpnas	Nežinomas
N	1,300-2,000 K	raudona []	raudona []	Nežinomas	Nežinomas	Nežinomas	Labai silpnas	Nežinomas
S	1,300-2,000 K	raudona []	raudona []	Nežinomas	Nežinomas	Nežinomas	Labai silpnas	Nežinomas

Kiekvienai klasei nurodyta masė, spindulys ir šviesis tinka tik pagrindinės sekos žvaigždėms, todėl netinka raudonosioms milžinėms. Spektrinės klasės nuo O iki M suskirstytos arabiškais skaitmenimis (0-9). Pavyzdžiui, A0 reiškia karščiausias A klasės žvaigždes, o A9 - vėsiausias. Saulė priskiriama G2 klasei.

Hercšprungo-Riusselio diagrama dažniau naudojama astronomijoje, nes ji susieja tris svarbius kintamuosius: absoliučiąją žvaigždės didumą, šviesį ir paviršiaus temperatūrą. Astronomijai ji tokia pat svarbi kaip periodinė lentelė chemijai.

Įprastinės ir akivaizdžios spalvos

Įprastiniai spalvų apibūdinimai yra tradiciniai astronomijoje ir reiškia spalvas, palyginti su vidutine A klasės žvaigždės spalva, kuri laikoma balta. Akivaizdžių spalvų aprašymai yra tokie, kokius stebėtojas matytų, jei bandytų aprašyti žvaigždes tamsiame danguje be pagalbinių priemonių arba su žiūronais.

Pati Saulė yra balta, nors kartais vadinama geltona žvaigžde. Tai natūrali žmogaus optinių pojūčių evoliucijos pasekmė: reakcijos kreivė, kuri maksimaliai padidina bendrą efektyvumą prieš Saulės apšvietimą, pagal apibrėžimą suvokia Saulę kaip baltą, nors tarp stebėtojų yra tam tikrų subjektyvių skirtumų.

·        

R136a1, masyvi Wolf-Rayet žvaigždė

·        

Kosminio teleskopo "Hubble" daryta migliados M1-67 nuotrauka ir centre esanti Vilko ir Rajeto žvaigždė WR 124

·        

Ankstyvojo tipo žvaigždžių judėjimas per -/+ 200 000 metų

·        

UGC 5797 - emisijos linijų galaktika, kurioje susidaro masyvios ryškios mėlynos žvaigždės

·        

O tipo žvaigždės spektras

·        

B tipo žvaigždės Jewel Box klasteryje

·        

Vega, A tipo žvaigždė, palyginti su Saule

·        

Polaris, F tipo žvaigždė

·        

Vėlyvojo tipo žvaigždžių judėjimas aplink viršūnę (kairėje) ir priešpilnį (dešinėje) per -/+ 200 000 metų

·        

Saulė, G tipo žvaigždė

·        

Arktūras, K tipo raudonoji milžinė, palyginti su M tipo Antaresu

·        

Betelgeizė - M tipo raudonoji žvaigždė milžinė.

·        

VY Canis Majoris, M tipo hipergigantas

·        

R Sculptoris, anglies žvaigždė.

·        

Nykštukinių žvaigždžių (V šviesumo klasė) standartinių spektrinių tipų spektrai paimti iš Pickles (1998).

·        

Secchi spektrinių tipų vadovas ("152 Schjellerup" yra Y Canum Venaticorum)

·        

Sirijus A ir B (DA2 tipo baltoji nykštukė), aptikti "Hubble" teleskopu

Žvaigždžių klasifikacija nuo O iki M.


Hercšprungo-Riusselio diagramoje žvaigždžių klasifikacija siejama su absoliučiu dydžiu, šviesumu ir paviršiaus temperatūra.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra žvaigždžių klasifikacija?

K: Kaip galima išmatuoti žvaigždės temperatūrą?

K: Kokie yra septyni pagrindiniai spektro tipai?

K: Kokio tipo žvaigždės yra šalčiausios?

K: Kuris žvaigždžių tipas yra karščiausias?

Klausimas: Ar be šių septynių pagrindinių tipų yra dar kokių nors kitų?

K: Kokiai klasei priskiriama arčiausiai Žemės esanti žvaigždė - Saulė?

Paieška pagal raidę