Спектральные классы звёзд
Сложная, но информативная, содержательная, полезная и важная тема статьи, с которой нам предстоит разобраться. Речь пойдёт о спектральной классификации звёзд. Я объясню доступным языком, не вдаваясь в подробности написания формул, физических величин, как говорится «на пальцах». Давайте по-порядку.
Для начала, что же такое спектр? Спектр — распределение энергии излучения по частоте или по длинам волн. Спектр излучения звёзд — непрерывный, на который накладываются яркие и тёмные линии.
Видимое в спектроскопе представление оптического спектра
Спектры звёзд удалось расположить в виде последовательности, вдоль которой линии одних химических элементов усиливаются, а других — постепенно ослабевают. Сходные между собой спектры объединяются в спектральные классы. Важно: звёзды, принадлежащие к различным спектральным классам, отличаются температурами.
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 (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.
Спектральные классы звёзд
Спектральные классы — классификация звёзд по спектру излучения, в первую очередь, по температуре фотосферы. Различия в спектрах звёзд обусловливаются различием физических свойств их атмосфер, в основном, температуры и давления (определяющих степень ионизации атомов). Вид спектра зависит также от наличия магнитных и межатомных электрических полей, различий в химическом составе, вращения звёзд и от других факторов.
Сплошной спектр излучения звезды близок к излучению абсолютно чёрного тела с температурой, равной температуре её фотосферы, которую можно оценить по закону смещения Вина, но для удалённых звёзд этот метод неприменим из-за неравномерного поглощения света различных участков спектра межзвёздной средой. Более точным методом является оптическая спектроскопия, позволяющая наблюдать в спектрах звёзд линии поглощения, имеющие различную интенсивность в зависимости от температуры и типа звезды. Для некоторых типов звёзд в спектрах наблюдаются и линии испускания.
Классы Анджело Секки
В 1860—1870-х годах пионер звёздной спектроскопии Анджело Секки создал первую классификацию звёздных спектров. В 1866 году он разбил наблюдаемые спектры звёзд на три класса в порядке убывания температуры поверхности звезды и соответствующего изменения цвета. В 1868 году Секки открыл углеродные звёзды, которые выделил в отдельную четвёртую группу. А в 1877 году он добавил пятый класс.
Позднее Эдуард Пикеринг изменил определение класса V, разделив его на горячие звёзды с эмиссионными линиями гелия, углерода и азота (звёзды Вольфа — Райе) и планетарные туманности.
Предложенное Секки деление спектров было общепринятым вплоть до конца 1890-х годов, когда постепенно к середине XX века было заменено Гарвардской классификацией, которая описывается ниже.
Основная (гарвардская) спектральная классификация
Современная (гарвардская) спектральная классификация звёзд, разработанная в Гарвардской обсерватории в 1890—1924 годах, является температурной классификацией, основанной на виде и относительной интенсивности линий поглощения и испускания спектров звёзд.
* Примечание к таблице: Данные вычислены по количеству звёзд с абсолютной звёздной величиной более +16 в окрестностях Солнца в 10000 пк3 (радиус 10,77 пк = 35,13 св. л.). Это позволяет воспроизвести приблизительную картину распределения звёзд по спектральным классам, хотя бы для звёзд на расстоянии от Галактического центра до Солнца. (Колонка Доля гигантских содержит Гигантов, Ярких гигантов и Сверхгигантов)
Внутри класса звёзды делятся на подклассы от 0 (самые горячие) до 9 (самые холодные). Солнце имеет спектральный класс G2 и эквивалентную температуру фотосферы 5780 K.
Йеркская классификация с учётом светимости (МКК)
Дополнительным фактором, влияющим на вид спектра, является плотность внешних слоёв звезды, зависящая, в свою очередь от её массы и плотности, то есть, в конечном итоге, от светимости. Особенно сильно зависят от светимости SrII, BaII, FeII, TiII, что приводит к различию в спектрах звёзд-гигантов и карликов одинаковых гарвардских спектральных классов.
Зависимость вида спектра от светимости отражена в более новой йеркской классификации, разработанной в Йеркской обсерватории (Yerkes Observatory) У. Морганом, Ф. Кинаном и Э. Келман, называемой также МКК по инициалам её авторов.
В соответствии с этой классификацией звезде приписывают гарвардский спектральный класс и класс светимости:
Таким образом, если гарвардская классификация определяет абсциссу диаграммы Герцшпрунга — Рассела, то йеркская — положение звезды на этой диаграмме. Дополнительным преимуществом йеркской классификации является возможность по виду спектра звезды оценить её светимость и, соответственно, по видимой величине — расстояние (метод спектрального параллакса).
Солнце, будучи жёлтым карликом, имеет йеркский спектральный класс G2V.
Дополнительные спектральные классы
Выделяют также дополнительные спектральные классы для некоторых классов небесных тел:
Характеристические особенности в классе
У некоторых объектов могут наблюдаться дополнительные особенности в спектре. Чтобы указать на эти особенности к обозначению добавляют дополнительные префиксы и постфиксы.
Добавочные индексы, стоящие перед обозначением спектра
Добавочные индексы, стоящие после обозначения спектра
Мнемоника
Для запоминания основной последовательности гарвардской классификации существуют мнемонические фразы:
Астрономия. Классы звезд.
Классы звезд – спектральные классы звезд — группирование звёзд по спектру излучения.
Спектр — рассредоточение энергии излучения по частоте либо по длинам волн. Спектры звёзд получилось представить как ряд, вдоль которого линии одних химических элементов прогрессируют, а других — системно затухают. Аналогичные спектры сгруппированы в спектральные классы. Звёзды, относящиеся к разным спектральным классам, имеют разную температуру.
Для комфорта и простоты весь ряд спектров разделен на несколько отрезков, или спектральных классов.
Описанная классификация была придумана ещё в начале 20 века в Гарварде. Для более точного разделения на классы применяют подклассы. Каждый класс, кроме O, подразделяется на 10 подклассов, для их обозначения применяют цифры от 0 до 9, их указывают после буквы основного класса. Спектральный класс O распадается на меньшее число подклассов: от 4 до 9,5. Наше Солнце с учётом подкласса можно записать — G2.
Два последних индекса обусловлены осевым вращением звезды, которое приводит к размытию и расширению спектральных линий: индекс n — диффузные линии, s — резкие линии.
— Ia+ или 0 – гипергиганты:
— I, Ia, Iab, Ib — сверхгиганты;
— II, IIa, IIb — яркие гиганты;
— III, IIIa, IIIab, IIIb — гиганты;
— V, Va, Vb — карлики (звезды главной последовательности);
СПЕКТРАЛЬНЫЕ КЛАССЫ
С. к. звёзд можно поставить в соответствие показатели цвета, к-рые такжеопределяются темп-рой. Связь между эфф. темп-рами звёзд гл. последовательности(V класс светимости), С. к. в системе МК и показателями цвета в фотометрич.
Полезное
Смотреть что такое «СПЕКТРАЛЬНЫЕ КЛАССЫ» в других словарях:
СПЕКТРАЛЬНЫЕ КЛАССЫ — классификация звезд по интенсивности линий в их спектрах в зависимости от физических условий в атмосфере Звезды (температуры, давления и др.). Основные спектральные классы имеют обозначения О В А F G К M, причем этот ряд расположен в порядке… … Большой Энциклопедический словарь
Спектральные классы звёзд — Спектральная классификация Моргана Кинана Спектральные классы классификация … Википедия
спектральные классы — классификация звёзд по интенсивности линий в их спектрах в зависимости от физических условий в атмосфере звезды (температуры, давления и др.). Основные спектральные классы имеют обозначения O В A F G K М, причём этот ряд расположен в порядке… … Энциклопедический словарь
Спектральные классы — классификация звезд по интенсивности линий в их спектрах в зависимости от физических условий в атмосфере звезды (температуры, давления и др.). Основные спектральные классы имеют обозначения О В А F G К M, причем этот ряд расположен в порядке… … Астрономический словарь
СПЕКТРАЛЬНЫЕ КЛАССЫ — классификация звёзд по интенсивности линий в их спектрах в зависимости от физ. условий в атмосфере звезды (темп ры, давления и др.). Осн. С. к. имеют обозначения O B A F G K M, причём этот ряд расположен в порядке убывания темп ры (от 30 тыс. до… … Естествознание. Энциклопедический словарь
Спектральные классы — … Википедия
Спектральные классы астероидов — Спектральный класс одна из характеристик астероидов. Каждый астероид относится к тому или иному классу в зависимости от спектральной характеристики, цвета, а также иногда альбедо. Считается, что классы соотносятся с химическим составом… … Википедия
СВЕТИМОСТИ КЛАССЫ — параметры спектральной классификации звёзд … Физическая энциклопедия
Спектральная классификация звёзд — разделение звёзд на классы, установленные по различиям в их спектрах (в первую очередь по относительным интенсивностям спектральных линий). После первых попыток С. к. з. во 2 й половине 19 в. (итальянский астроном А. Секки,… … Большая советская энциклопедия
Переменные звёзды — I Переменные звёзды П. з. звезды, видимый блеск которых подвержен колебаниям. Многие П. з. являются нестационарными звездами; переменность блеска таких звезд связана с изменением их температуры и радиуса, истечением вещества,… … Большая советская энциклопедия
Спектральный класс
Спектра́льные кла́ссы — классификация звёзд по спектру излучения, в первую очередь, по температуре фотосферы.
Основная (гарвардская) спектральная классификация
Современная (гарвардская) спектральная классификация звёзд, разработанная в Гарвардской обсерватории в 1890—1924 гг. является температурной классификацией, основанной на виде и относительной интенсивности линий поглощения и испускания спектров звёзд.
Интенсивности групп линий в спектрах звёзд различных спектральных классов.
Основная (гарвардская) спектральная классификация звёзд:
| Класс | Температура (Кельвин) | Цвет звезды | Особенноси спектров |
|---|---|---|---|
| O | 30 000—60 000 K | Голубые | Линии HI, HeI, HeII, многократно ионизованных SiIV, CIV, CIII, NIII |
| B | 10 000—30 000 K | Бело-голубые | Линии HeI, HI, усиливающиеся к классу A. Слабые линии H, K, CaII |
| A | 7500—10 000 K | Белые | Интенсивные линии HI, линии H, K CaII, усиливающиеся к классу F, cлабые линии металлов (Fe, Mg) |
| F | 6000—7500 K | Желтовато-белые | Линии H и K CaII и линии металлов, усиливающиеся к классу G, линии HI ослабевают. Появляется линия CaI и полоса G (линии Fe, Ca, Ti) |
| G | 5000—6000 K | Жёлтые | Интенсивные линии H и K CaII, CaI, линии FeI и FeII. Многочисленные линии др. металлов, интенсивная полоса G. Линии HI слабеют к классу K |
| K | 3500—5000 K | Оранжевые | Наибольшая интенсивность линий H и K CaII, интенсивная линия CaI, линии металлов и полоса G. С подкласса K5 появляются полосы поглощения TiO |
| M | 2000—3500 K | Красные | Интенсивные полосы поглощения TiO и др. молекулярные полосы, линии металлов, H и K CaII, CaI, полоса G слабеет. У переменных типа о Кита имеются линии излучения HI |
Внутри класса звёзды делятся на подклассы от 0 (самые горячие) до 9 (самые холодные). Солнце имеет спектральный класс G2 и эквивалентную температуру фотосферы 5780 K.
Для запоминания последовательности существуют мнемонические формулы:
Йеркская классификация с учётом светимости (МКК)
Дополнительным фактором, влияющим на вид спектра, является плотность внешних слоёв звезды, зависящая, в свою очередь от её массы и плотности, то есть, в конечном итоге, от светимости. Особенно сильно зависят от светимости Sr II, Ba II, Fe II, Ti II, что приводит к различию в спектрах звёзд-гигантов и карликов одинаковых гарвардских спектральных классов.
В соответствии с этой классификацией звезде приписывают гарвардский спектральный класс и класс светимости:
Таким образом, если гарвардская классификация определяет абсциссу диаграммы Герцшпрунга — Рассела, то йеркская — положение звезды на этой диаграмме. Дополнительным преимуществом йеркской классификации является возможность по виду спектра звезды оценить её светимость и, соответственно, по видимой величине — расстояние (метод спектрального параллакса).
Солнце, будучи жёлтым карликом, имеет йеркский спектральный класс G2V.
Дополнительные спектральные классы
Выделяют также дополнительные спектральные классы для некоторых классов звёзд:
 | Это заготовка статьи по астрономии. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. |
ca:Tipus espectral cs:Spektrální klasifikace da:Spektralklasse de:Spektralklasse en:Stellar classification es:Clasificación estelar fi:Spektriluokka fr:Type spectral ga:Aicme speictreach gl:Clasificación estelar hu:Csillagászati színképosztályozás id:Klasifikasi bintang it:Classificazione stellare ja:スペクトル分類 lt:Spektrinė klasifikacija nl:Spectraalklasse pl:Typ widmowy pt:Classificação estelar ro:Spectru stelar sk:Spektrálna klasifikácia sl:Spektralna razvrstitev zvezd sv:Spektraltyp vi:Phân loại sao zh:恒星光谱
