Typ widmowy

Z Wikipedii

Masz nowe wiadomości (różnica z poprzednią wersją).

Zasugerowano, aby ten artykuł zintegrować z artykułem Klasa jasności gwiazdy. (dyskusja)

Typ widmowy – w astronomii, jest klasyfikacją gwiazd opartą na widmie światła wysyłanego przez gwiazdę w niebieskiej części. Widmo światła emitowanego przez gwiazdę jest określone przez trzy podstawowe parametry zewnętrznych warstw gwiazdy, a mianowicie:

ich temperaturę,
ciśnienie gazu,
skład chemiczny.

Z powyższych czynników największy wpływ na postać widma gwiazdowego ma temperatura. Widma gwiazd o niskiej temperaturze powierzchni świadczą o obecności tam prostych związków chemicznych. Wraz ze wzrostem temperatury spada liczba cząstek i atomy ulegają jonizacji.

Temperatura fotosfery określa również barwę emitowanego światła, stąd wyraźny związek pomiędzy poszczególnymi typami widmowymi a barwą gwiazdy.

Zmiany rozmiarów gwiazd i barw ich fotosfer wraz z typem widmowym dla gwiazd ciągu głównego. Zmiany barwy od czerwieni ku błękitowi (od lewa do prawa) związane są ze wzrostem temperatury fotosfery.

[edytuj] Różne typy widmowe

Około 99% gwiazd na niebie można podzielić na siedem podstawowych typów widmowych:

O – barwa niebieskobiała – od 25 000 do 50 000 K – silne linie helu zjonizowanego, np. Heka
B – barwa niebieskobiała – od 11 000 do 25 000 K – wyraźne linie obojętnego helu
A – barwa biała – od 7500 do 11 000 K – widmo zdominowane przez linie wodoru serii Balmera, np. Syriusz i Wega
F – barwa żółtobiała – od 6 000 do 7500 K – linie serii Balmera słabną, pojawiaja sie linie metali neutralnych np. Procjon
G – barwa żółta – od 5000 do 6000 K – liczne linie metali neutralnych, bardzo silne linie wapnia zjonizowanego, wyraźny spadek ilości światła w części fioletowej widma, np. Słońce
K – barwa pomarańczowa – od 3500 do 5000 K – silne linie metali niezjonizowanych, liczne pasma cząsteczkowe, np. Arktur
M – barwa czerwona – poniżej 3500 K, posiada pasma cząsteczkowe tlenku tytanu, np. Antares

Ten system klasyfikacji zmodyfikowała do jego obecnej postaci amerykańska uczona Anna J. Cannon (1863-1941), która przeanalizowała i sklasyfikowała widma ponad 200 tysięcy gwiazd. Podstawą klasyfikacji były występujące w widmach gwiazd charakterystyczne linie i pasma (głównie absorpcyjne) oraz ocena ich względnych natężeń. Te podstawowe typy widmowe dzielimy ponadto na 10 podtypów, oznaczonych cyframi od 0 do 9, umieszczonymi za symbolem literowym, w kolejności malejącej temperatury. Ponad 1% gwiazd należy do dalszych pięciu typów widmowych:

W - gwiazd Wolfa-Rayeta o temperaturze powierzchni 100 000 K
Q - gwiazd nowych
R i N - gwiazd węglowych
S - gwiazd cyrkonowych.

Niektóre gwiazdy wymykają się opisanym w ten sposób kategoriom, np. następujące, dodane później:

L - karły litowe, zawierające w swoim widmie dużą ilość litu, ok. 1300-2500 K
T - karły chłodniejsze od klasy M, ok. 1000 K
Y - karły chłodniejsze nawet od T, typ teoretyczny nie potwierdzony obserwacjami
C - inne gwiazd węglowych
P - nadawane czasem oznaczenie mgławicy planetarnej

Wprowadzona w ten sposób klasyfikacja gwiazd według ich typów widmowych nie określa jednak ściśle niektórych typów gwiazd, o takiej samej temperaturze powierzchni. Do tego samego typu widmowego należą bowiem karły, olbrzymy i nadolbrzymy. Pewne gwiazdy mają szczególne, niecodzienne widma. Dlatego wprowadzono dalsze dodatkowe symbole dla oznaczenia typów widmowych. Przed nazwą typu dodaje się:

sd - gdy gwiazda jest podkarłem (ang. subdwarf)
d - karłem (ang. dwarf)
w - białym karłem (ang. white)
sg - podolbrzymem (ang. subgiant)
g - olbrzymem (ang. giant)
c - nadolbrzymem (ang. colossus)

Uogólnieniem tych dodatkowych podziałów jest klasyfikacja MKK, która oprócz typu widmowego wprowadza pojecie klasy jasności.

Niektóre białe karły oznacza się symbolem "D" poprzedzającym odpowiednią literę, oznaczającą widzialne pasma pierwiastka

DA - biały karzeł bogaty w wodór
DB - biały karzeł bogaty w hel
DO - biały karzeł bogaty w zjonizowany hel
DC - biały karzeł bez wyraźnych pasm
DQ - biały karzeł bogaty w węgiel
DZ - biały karzeł bogaty w metale
DX - biały karzeł, który posiada linie, ale nieznanego pochodzenia

Niektóre białe karły mogą posiadać mieszane oznaczenia, np. DAB, lub DAO. Oznacza to, że występuję pasma różnych typów. Jeśli za oznaczeniem np. DA występuje litera V, oznacza to pulsującego białego karła. Natomiast za symbolem oznaczającym typ widmowy można spotkać litery:

p - gdy gwiazda ma swoiste osobliwe widmo (ang. peculiar)
e - gdy w widmie gwiazdy są linie emisyjne
n - gdy linie w widmie są rozmyte (ang. nebular)
s - gdy linie w widmie są ostre (ang. sharp)
k - gdy widmo zawiera linie międzygwiazdowego gazu
m - gdy zawiera linie metalu^[1]

Istnieją też gwiazdy o tak osobliwym widmie, że trudno je zaliczyć do jakiegokolwiek typu widmowego i takie oznaczamy symbolem pec (pekularne).

Zdarza się czasami, że gwiazda jest bardziej czerwona, niż wynikałoby to z jej typu widmowego. Typ widmowy wskazuje na przykład na temperaturę, przy której kolor gwiazdy powinien być biało-niebieskawy, a gwiazda jest wyraźnie żółtawa itp. Tego rodzaju efekt nazywa się nadwyżką (ekscesem) barwy. Świadczy on jednak nie o osobliwościach fizycznych samej gwiazdy, lecz o ekstynkcji międzygwiazdowej wywołanej obecnością pyłu kosmicznego między gwiazdą a obserwatorem.

[edytuj] Gwiazdy standardowe

Są to gwiazdy o widmie charakterystycznym dla danego typu.

Typ widmowy	Gwiazda/y standardowa/e	Typ widmowy	Gwiazda/y standardowa/e
O5	BD 4^o¹³⁰²	F2	π Sagittarii
O6	BD 44^o³⁶³⁹	F5	α Canis Minoris
O7	S Monocerotis, g Sagittae	F8	β Virginis
O8	λ¹ Orionis, A Cygni	G0	α Aurigae
O9	10 Lacertae, BD 34^o⁹⁸	G2	Nap
B0	ε Orionis	G5	χ Geminorum
B1	β Canis Maioris	K0	α Bootis
B2	γ Orionis	K2	β Cancri
B3	π_{4 _Orionis}	K5	α Tauri
B5	q Tauri	M0	β Andromedae
B8	β Persei	M2	α Orionis
B9	λ Aquilae	M3	π Aurigae
A0	α Canis Maioris	M6	ρ Persei
A2	γ Ursae Maioris	R0	BD10^{o⁵⁰⁵⁷}
A3	τ_{3 _Eridani}	R3	BD+5^o⁵²²³
A5	β Trianguli	R8	BD-3^o¹⁶⁸⁵
F0	δ Geminorum	N0	19 Piscium

[edytuj] Cechy typów widmowych

Teoria atomowa wyjaśnia, dlaczego widma gorących niebieskich gwiazd (typ O) wyglądają zupełnie inaczej niż widma czerwonych, zimnych gwiazd (typ M, T, Y), mimo iż wszystkie gwiazdy są zbudowane w istocie z tych samych składników. Dla każdego pierwiastka istnieją charakterystyczne poziomy temperatury i gęstości, przy których wytwarzanie widzialnych linii absorpcyjnych jest najbardziej efektywne. W krańcowo wysokich temperaturach, jak w gwiazdach typu O, atomy gazu ulegają jonizacji, czyli tracą elektrony. Ponieważ w takich warunkach mogą przetrwać tylko atomy o najsilniejszym wiązaniu między jądrem a elektronami, takie jak pojedynczo zjonizowany hel, w widmie dominują linie atomów zjonizowanych. Przy temperaturze około 5800 K, jak w gwiazdach typu G, np. na Słońcu, atomy takich metali jak żelazo i nikiel nie ulegają rozerwaniu i pozostają neutralne. W temperaturach poniżej 3500 K, w gwiazdach typu M, mogą istnieć nawet cząsteczki, jak np. tlenek tytanu.

[edytuj] Mnemotechnika

Zapamiętanie siedmiu podstawowych typów widmowych ułatwia angielskie zdanie:

O Be A Fine Girl, Kiss Me.

W wolnym przekładzie "Och, Bądź Aniołem Fajnego Gatunku, Kochaj Mnie" (za : Bronisław Kuchowicz , Jadwiga Teresa Szymczak "Dzieje materii przez fizyków odczytane" Wiedza Powszechna 1978 W-wa) Dla zapamiętania typów R , N oraz S po "Kiss Me" można dodać "Right Now Sweetheart !"