Спектральные классы звезд таблица температура


На одном из прошлых уроков мы с вами говорили о том, что всю информацию о звёздах мы получаем лишь на основе приходящего от них излучения. Все звёзды, как и наше Солнце, излучают свет потому, что их наружные слои сильно нагреты и имеют температуру равную многим тысячам градусов. Звезда излучает свет так же, как и любое нагретое тело, например нить накаливания в электрической лампе. При этом чем выше температура нити накаливания, тем более белый свет она излучает. Аналогично и с излучением звёзд: чем выше температура звезды, тем более голубоватым выглядит её свечение (как, например, у Плеяд — рассеянного звёздного скопления в созвездии Тельца).

Спектральные классы звезд таблица температура

И наоборот, холодные звёзды кажутся нам красноватыми. Это хорошо заметно на примере такого гиганта, как Бетельгейзе. Её температура составляет всего около 3600 К.


Спектральные классы звезд таблица температура

Изучение различных типов звёзд показало, что их температура заключена в пределах от 2000 до 60 000 К. Также было установлено, что изменение температуры меняет состояние атомов и молекул в атмосфере звёзд, что отражается в их спектрах. С учётом видов спектральных линий и их интенсивности строится спектральная классификация звёзд.

Современная спектральная классификация звёзд была создана в 20-е годы ХХ века в Гарвардской обсерватории (США). В ней спектральные типы принято обозначать большими буквами латинского алфавита в порядке, соответствующем убыванию температуры: O, B, A, F, G, K, M.

Спектральные классы звезд таблица температура

Звёзды, принадлежащие классу О, являются очень горячими, с температурой 30—60 тыс. К. При такой высокой температуре наибольшая интенсивность излучения приходится на ультрафиолетовую область спектра. Поэтому такие звёзды имеют ярко выраженный голубой оттенок. Типичным представителем является звезда Беллатрикс в созвездии Ориона.


К классу В относятся звёзды, температура которых колеблется 10—30 тыс. К. Они имеют голубовато-белый цвет. В качестве примера звезды данного класса можно привести Регул из созвездия Льва.

Звёзды белого цвета, с температурой поверхности 7500—10 000 К относятся к классу А. Их типичным представителем является Сириус — самая яркая звезда ночного неба.

К классу F принадлежат звёзды, температура которых 6000—7500 К. Они имеют жёлто-белый цвет. Примером звезды этого класса является Альтаир в созвездии Орла.

Жёлтые звёзды, с температурой поверхности 5000—6000 К относятся к классу G. Известным представителем этого класса является наше Солнце.

Звёзды, принадлежащие классу К, обладают оранжевым цветом. А температура их поверхности 3500—5000 К. К данному классу звёзд относится Альдебаран из созвездия Тельца.

И, наконец, класс М. В нём «обитают» холодные звёзды с минимальной температурой 2000—3500 К. Их цвет — ярко-красный, иногда тёмно-оранжевый. В качестве примера можно привести Бетельгейзе — красного сверхгиганта из созвездия Ориона.

По мере усовершенствования методов наблюдения за звёздами и их спектрами Гарвардская спектральная классификация дополнялась и расширялась. Поэтому астрономы стали выделять дополнительные спектральные классы для некоторых классов небесных тел. Так, например, буквой Q стали обозначать спектральные классы новых (молодых) звёзд. Спектры планетарных туманностей причислили к классу Р. А буквой W стали обозначать спектры звёзд типа Вольфа — Райе — это очень тяжёлые горячие звёзды, температура превышает звёзды O класса и достигает 100 000 К.


Спектральные классы звезд таблица температура

Выделяют в отдельные классы также углеродные звёзды (C класс), циркониевые звёзды (класс S) и белые карлики (класс D).

В 1995 году были впервые были обнаружены звёзды, температура которых не превышала 2000 К — коричневые карлики. Так появились спектральные классы L, Т и Y. Причём класс Y появился относительно недавно — в августе 2011 года. К нему относятся ультрахолодные коричневые карлики, с температурой поверхности 300—500 К.

Спектральные классы звезд таблица температура

Тонкие различия внутри каждого класса дополнительно подразделяют на 10 подклассов — от 0 (самые горячие) до 9 (самые холодные). Лишь спектральный класс O делится на меньшее количество подклассов: от 4 до 9,5. Например, наше Солнце принадлежит к спектральному классу G2.

Ещё одним фактором, влияющим на вид спектра звезды, является её светимость, которая не учитывается в Гарвардской классификации. Хотя различия в светимостях приводят к различию в спектрах звёзд-гигантов и карликов одинаковых Гарвардских спектральных классов. Поэтому в 1943 году в Йеркской обсерватории была разработана ещё одна классификация (МКК), которая учитывает светимость звёзд. С учётом двух классификаций наше Солнце имеет спектральный класс (G2V).


Спектральные классы звезд таблица температура

В начале ХХ века американский астроном Норрис Рассел и датский астроном Эйнар Герцшпрунг независимо друг от друга обнаружили существование зависимости между видом спектра и светимостью звёзд. Оказалось, что если по оси ординат откладывать светимости звёзд, а по оси абсцисс — их температуру, то звезды делятся на чётко выраженные группы — последовательности.

Спектральные классы звезд таблица температура

Посередине, с верхнего левого в нижний правый угол, тянется главная последовательность — ряд обычных, карликовых звёзд, составляющих около 90 % от всех звёзд во Вселенной. Здесь же располагается и наше Солнце.


В верхнем правом углу собрались звёзды, которые очень яркие, но температура их фотосферы достаточно низкая (на это указывает их красный цвет). Они образуют последовательность красных гигантов.

В верхней части диаграммы располагается последовательность сверхгигантов. Это звёзды с очень высокой светимостью, низкой плотностью и в десятки и сотни раз большими диаметрами, чем у Солнца.

А под главной последовательностью расположены горячие звёзды со слабой светимостью. Это последовательность белых карликов. Их размеры сравнимы с размерами Земли, а массы близки к массе Солнца.

Данная диаграмма называется диаграммой «спектр — светимости» или диаграммой Герцшпрунга — Рассела.

По мере развития астрофизики было установлено, что звёзды отличаются друг от друга не только цветом и температурой. Как показали наблюдения, многие из них образуют пары или являются членами сложных систем. При этом только в нашей Галактике примерно половина всех звёзд принадлежит к двойным системам.

Двойными звёздами называют близко расположенные пары звёзд.

Среди звёзд, которые видны на небе рядом, различают оптические двойные и физические двойные звёзды. В первом случае две звезды проецируются на небесную сферу рядом друг с другом. Хотя в действительности расстояние между ними может достигать миллионов световых лет.

А вот физические двойные звёзды действительно расположены в пространстве рядом друг с другом. Они не только связаны между собой силами тяготения, но и обращаются около общего центра масс.


Спектральные классы звезд таблица температура

Наблюдения за двойными звёздами и оценка их масс для различных типов показали, что:

·                    массы звёзд колеблются от 0,03 до 60 масс Солнца. Причём наибольшее количество звёзд имеет массу от 0,4 до 3 масс Солнца;

·                    существует зависимость между массами звёзд и их светимостями, что даёт возможность оценивать массы одиночных звёзд. Так, если масса звезды лежит в интервале от 0,5 до 10 масс Солнца, то её светимость пропорциональна 4 степени массы. Если же масса звезды больше 10 масс Солнца, — то 2 степени.

Спектральные классы звезд таблица температура

Помимо одиночных и двойных звёздных систем, выделяются также кратные системы, в которых число звёзд больше двух. Существуют звёзды тройные, четверные и даже более высокой кратности. Примером кратных звёзд может служить тройная звезда α Центавра. Причём, что интересно, одна из компонент — Проксима — является ближайшей к Земле звездой после Солнца.


Спектральные классы звезд таблица температура

А теперь давайте зададимся вопросом: откуда же звёзды, в том числе и наше Солнце, черпают энергию в течение миллионов и миллиардов лет? Этот вопрос волновал учёных не одно десятилетие (и даже столетие). Для ответа на него порой выдвигались самые невероятные гипотезы. Например, Уильям Гершель считал, что Солнце — это холодное и твёрдое тело, которое окружено огромным огненным океаном. Правда, вот не задача, такой океан должен был бы полностью выгореть через несколько тысяч лет после начала горения.

Герман Гельмгольц предполагал, что увеличение внутренней энергии и как следствие увеличение температуры Солнца происходит из-за его медленного гравитационного сжатия. Чтобы компенсировать потери энергии на излучение, достаточно было бы, чтобы диаметр Солнца ежегодно уменьшался на 75 метров. Но в этом случае срок «службы» Солнца составил бы несколько миллионов лет. Однако наша звезда живёт уже более 4,5 млрд миллиардов лет и планирует прожить ещё столько же.

Лишь в 30-х годах ХХ в. американский астрофизик Ханс Альбрехт Бете высказал предположение о том, что энергию Солнце получает за счёт термоядерных реакций, происходящих в его недрах. Им же был открыт водородный (или протон-протонный) цикл — цепочка из трёх термоядерных реакций, приводящая к образованию гелия из водорода:


Спектральные классы звезд таблица температура

Спектральные классы звезд таблица температура

Спектральные классы звезд таблица температура

Обратите внимание на то, что для образования двух ядер Спектральные классы звезд таблица температура, необходимых для третьей реакции, первые две должны произойти дважды.


Чтобы представить, какое огромное количество энергии выделяется Солнцем в результате превращения водорода в гелий, достаточно знать, что в среднем оно теряет примерно 4 миллиона тонн водорода в секунду! На первый взгляд, эта просто огромная величина. Однако она ничтожна, по сравнению с полной массой Солнца. А расчёты специалистов показывают, что «топлива» в его недрах достаточно для поддержания термоядерных реакций ещё в течение примерно 5 миллиардов лет. После этого в недрах Солнца начнутся необратимые реакции, которые приведут к его гибели.

Источник: videouroki.net

Гарвардская спектральная классификация

Ещё в начале 20 века в Гарварде была придумана классификация, позднее она дополнялась, но главная идея осталась — спектральные типы обозначаются буквами латинского алфавита. Последовательность выглядит следующим образом:

Q — P — W — O —B — A — F — G — K — M

Первые три буквы (QPW) разберём чуть позже, а последовательность (OBAFGKM) запомните сразу. Сделать это легко, астрономы-учёные уже давно придумали мнемонические образы как на русском, так и на английском языках. В оригинале звучит так: Oh, Be A Fine Girl, Kiss Me. В русском эквиваленте вариант такой: Один Бритый Англичанин Финики Жевал Как Морковь. И последний вариант, тоже русский, но для упрощённого детского восприятия (читается в обратном порядке): Морковь Кажется Жирафу Фруктом, А Бегемоту Овощем.


Давайте чуть подробнее остановимся на каждом из классов звёзд.

Спектральный класс звёзд
Спектральный класс звёзд (классификация Моргана-Кинана)

Класс O

Звёзды имеют очень высокую температуру (30-60 тысяч К), о чём свидетельствует большая интенсивность ультрафиолетовой области. Звёзды имеют ярко выраженный голубой оттенок. Больше всего тёмных спектральных линий в крайней левой фиолетового цвета части спектра (если смотреть на изображение спектра выше). Типичные звёзды этого класса — Дзета в созвездии Корма, Лямбда Ориона, Кси Персея.

Класс B

Температура поверхности звезды колеблется в диапазоне от 10 до 30 тысяч К. Имеют голубовато-белый цвет. Самый типичный представитель — звезда Спика (в созвездии Дева). Также Ригель и Эпсилон Ориона.

Класс A

Температура от 7500 до 10000 К. Белого цвета. Линии водорода достигают наибольшей интенсивности. Яркими представителями являются звёзды Вега и Сириус.

Класс F

Температура лежит в диапазоне 6000 — 7500 К. Происходит ослабление линий водорода и усиление линий ионизированных металлов: кальций, титан, железо. Цвет ярко-жёлтый. Знаменитые звёзды — Процион в созвездии Малый Пёс и Канопус в созвездии Киль.

Класс G

Температура на поверхности равна 5000 — 6000 К. Содержится большое количество ионизированного кальция. Цвет жёлтый. Звезда Солнце относится к этому классу.

Класс K

Температура уже не превышает 5 тысяч К и лежит в диапазоне от 3500 до 5000 К. Цвет светло-красный. К этому классу относятся звёзды Арктур в созвездии Волопас и Альдебаран в Тельце.

Класс M

Звёзды с минимальной температурой равной 2000 — 3500 К. На спектре линии металлов ослабевают. Цвет ярко-красный, иногда тёмно-оранжевый. К этому классу относится знаменитая звезда Бетельгейзе в созвездии Орион.

Дополнительные классы Q, P, W

Буквой Q обозначаются спектральные классы новых звёзд (молодых).

Буквой P  — классы спектров планетарных туманностей.

Буквой W обозначаются спектры звёзд типа Вольфа-Райе — очень горячие звёзды, температура превышает звёзды O класса и достигает 100 тысяч К.


Для более детального разделения на классы были введены подклассы. Каждый класс, за исключением O, делится на 10 подклассов, которые обозначаются цифрами от 0 до 9 и ставятся после буквы основного класса. Спектральный класс O делится на меньшее количество подклассов: от 4 до 9,5. Наше Солнце с учётом подкласса имеет вид — G2 и температуру поверхности (фотосферы) равную 5780 К.

Не запутались ещё? Тогда углубимся ещё.

Если спектр звезды обладает дополнительными особенностями, к обозначению класса добавляются дополнительные символы (индексы). Если присутствуют эмиссионные линии, ставится буква е (B5e). Звезды-сверхгиганты часто  отличаются глубокими узкими линиями. Это отмечается буквой с (cF0). Интенсивность избранных линий поглощения даёт нам возможность судить о светимости звезды и определить, является ли она гигантом (перед спектральным классом ставится индекс γ) или карликом (индекс δ). Другие особенности в спектре звезды, нетипичные  для данного спектрального класса, отмечаются буквой р — пекулярные (А6р).

Два последних индекса связаны с осевым вращением звезды, которое приводит к размытию и расширению спектральных линий: индекс n — диффузные линии, s — резкие линии.


Йеркская спектральная классификация с учётом светимости

Теперь, когда мы разобрались с гарвардскими спектральными классами, дополним знания Йеркской спектральной классификацией с учётом светимости. Так одному гарвардскому спектральному классу могут соответствовать звёзды с одинаковой температурой поверхности, но различных классов светимости.

Исходя из этой классификации звезде приписывают гарвардский спектральный класс и класс светимости.

Класс Название Абс. звёзд. величины MV
0 Гипергиганты
Ia+ Ярчайшие сверхгиганты −10
Ia Яркие сверхгиганты −7,5
Ib Нормальные сверхгиганты −4,7
II Яркие гиганты −2,2
III Нормальные гиганты +1,2
IV Субгиганты +2,7
V Карлики главной последовательности +4
VI Субкарлики +5-6
VII Белые карлики +13-15

По данным таблицы, Солнце имеет йеркский спектральный класс G2V.


Хочу добавить, что и это ещё не все характеристики и особенности спектральных классов звёзд. Есть ещё много дополнительных индексов, стоящих как перед, так и после обозначения спектра. Все примеры приводить и тем более запоминать не нужно. В статьях, если будут встречаться новые обозначения спектральных классов звёзд, я обязательно буду давать пояснение уже конкретно для этой звезды.

В заключение отмечу, что ключевым моментом для определения зависимости между видом спектра и светимостью звёзд разработана диаграмма спектр-светимость или диаграмма Герцшпрунга-Рассела. О ней я расскажу в отдельной статье.

А пока на этом всё. Прочитайте, пожалуйста, внимательно. Непонятные моменты спрашивайте в комментариях — я обязательно отвечу каждому и постараюсь ещё лучше объяснить.

Источник: 2i.school

для запоминания последовательности спектральных классов используется несколько шутливых фраз на английском языке: «Oh Be A Fine Girl Kiss Me» и на русском языке: «ОБа Фазана Желтой Краской Мазанные Рядом Надутые Сидят».

Но в конечном итоге спектральная классификация ориентируется на интенсивность спектральных линий и молекулярных полос. С точки зрения физики, в основе спектральной классификации лежит температурная классификация звезд, т.е. внешний вид спектра звезды зависит от температуры поверхности звезды.

В тоже время спектральная последовательность звезд представляет собой определенную цветовую последовательность звезд, так как цвет звезды определяется ее температурой. При разных температурах максимум интенсивности излучения спектра приходится на разные температурные участки (на разные длины волн) и в случае, когда звезда излучает свет с одинаковой интенсивностью по всем длинам волн, ее цвет будет белым.

 

Кривая распределения интенсивности излучения по длине волны согласно закону Вина

 

Кривая распределения интенсивности излучения по длине волны согласно закону Вина

Если же максимум излучения находится в красной части спектра, тогда звезда будет красного цвета; максимум излучения в голубой части спектра — звезда будет голубого цвета; и, наконец, наше Солнце — звезда спектрального класса G: максимум интенсивности излучения приходится на желтой части спектра, поэтому Солнце имеет желтый цвет.

Температуру звезды и следовательно ее спектральный класс можно оценить даже по внешнему виду спектрограммы без фотометрических измерений.

 

Соответствие между цветом звезды и ее спектральным классом

Соответствие между цветом звезды и ее спектральным классом

 

Температура и спектральный класс звезды

 

Спектральные классы звезд таблица температура
 

Спектральный класс звезды на диаграмме «спектр — светимость»

На диаграмме в нижней ее части расположена горизонтальная ось, на которой указаны спектральные классы и соответствующие им температуры.

 

Диаграмма Герцшпрунга — Рассела или диаграмма «спектр — светимость»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Диаграмма Герцшпрунга — Рассела или диаграмма «спектр — светимость»

Для определения спектрального класса звезды с помощью данной диаграммы необходимо на плоскости диаграммы найти тип звезды (белый карлик, звезда главной последовательности или гигант, сверхгигант) и ее положение, а затем провести от нее перпендикулярную линию на горизонтальную ось, которая называется «Температура поверхности, К». На этой же оси находится информация о спектральном классе изучаемой звезды. Таким образом, умело работая с диаграммой Герцшпрунга — Рассела, можно определить температуру и спектральный класс звезды.

 

© blog.tutoronline.ru, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

Источник: blog.tutoronline.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.