恒星光谱
(Stellar spectra)恒星光经过色散系统(光栅或棱镜)分解后形成的红橙黄绿青蓝紫七色光带。恒星光谱的形态决定于恒星的物理性质、化学成分和运动状态。光谱中包含着关于恒星的各种特征的最丰富的信息,到现在为止,关于恒星的本质的知识,几乎都是从恒星光谱的研究中得到的。绝大多数恒星光谱与太阳光谱很相似,都是在连续光谱上面有许多暗黑的谱线的吸收光谱,说明恒星是被较冷的恒星大气包围的炽热的气体球。恒星间谱线数目和分布差异较大,其中大部分是地球上已存在的化学元素的谱线。通过恒星光谱的研究,可以测定恒星的化学组成,恒星大气的温度、压力和恒星运动的视向速度等。恒星光谱可分为几种不同类型,其中按哈佛系统,根据绝对温度把恒星分成O、B、A、F、G、K、M及附加的R、N、S等类型,其中每型又分为10个次型。
仰望星海,星光点点,夜色深沉。要想分辨每一颗恒星的身份似乎是不可能的。那么,现在对每一颗恒星特征了解得如何呢?科学家的回答是既肯定,又简单。肯定和简单就在于当你走进恒星天文学家的观测研究室时,一切就会一目了然。你随便说一颗恒星,天文学家们就会胸有成竹地给你找出它的档案,告诉你这颗恒星的身份特征。
表1 恒星光谱分类
| 光谱型 |
恒星表温度 |
恒星颜色 |
| O |
40000~25000K |
蓝色星 |
| B |
25000~12000K |
蓝白色星 |
| A |
11500~7700K |
白色星 |
| F |
7600~6100K |
黄白色星 |
| G |
6000~5000K |
黄色星 |
| K |
4900~3700K |
红橙色星 |
| M |
3600~2600K |
红色星 |
(K是热力学温度单位,0℃=273.15K)
然而,19世纪中叶以前,人们要向天文学家们问起恒星的物理情况,天文学家们是无法回答的。因为他们也正在困惑和惆怅。仅依靠天文望远镜不能分辨出恒星的视面。恒星的光实在太微弱,即使看起来全天最亮的天狼星的光,也仅仅是太阳光的100亿分之一。然而,要了解恒星的物理本质,还非得在恒星的光中“作文章”不可。1825年,法国哲学家孔德断言:“恒星的化学组成是人类绝对不能得到的知识。”但是30多年后,天体分光术和照相术的发明,为天文学家们将这两者结合起来对恒星光谱进行分析研究创造了条件。
通过天文望远镜和分光镜将恒星光分解成连续光谱,再把这种光谱拍照下来进行分析研究即可发现,原来每颗恒星光谱的谱线数目、分布和强度等情况均不一样。这些特征包含着恒星的许多物理化学信息。这一研究方法开创了研究恒星物理化学的新纪元,从此诞生了天体物理学。这是现代天文学新的生长点。
到20世纪初,美国哈佛大学天文台已经对50万颗恒星进行了光谱研究,并对恒星光谱进行了分类。将恒星光谱分成主要七种类型
通过对恒星光谱的观测和分析研究,才使我们了解到恒星表面大气层的温度、压力、密度、化学元素的成分、质量、体积、自转运动、距离和空间运动等一系列物理化学性质。可以毫不夸张地说,迄今关于恒星本质的知识,几乎都是从光谱研究中获得的。
丹麦天文学家赫茨普龙和美国天文学家罗素,根据恒星光谱型和光度的关系,建起著名的“光谱—光度图”,也称赫——罗图.大部分恒星分布在从图的左上到右下的对角线上,叫主星序。其他还有巨星、超巨星、亚巨星、亚矮星和白矮星等类型。因此,赫—罗图不仅给出了各类恒星的位置特点,同时也充分显示出恒星的演化过程。赫—罗图成为研究恒星的重要手段之一。O、B、A型称为“早型星”;F和G型称“中间光谱型”;K和M型称为“晚型星”。一条恒星光谱,一般只有几厘米到十几厘米长。为了拍摄一颗恒星的光谱,天文学家们要在天文望远镜旁等待曝光几小时到几个夜晚。
细心的认星者一眼就能看出恒星的颜色不一样,有红色、黄色、蓝色和白色等,犹如五颜六色的明珠。恒星为什么有这么多种多样的诱人色彩呢?你是否有这样的常识:温度高的火焰是蓝白色,温度低的火焰是红色。恒星也是如此。不同颜色代表星体表面温度的不同。天体的温度不同,它们发出的光在不同波段的强度是不一样的。从恒星光谱型我们已经知道,不同颜色代表不同的温度。一般说来,蓝色恒星表面温度在25000K以上,如参宿七、水委一、马腹一(甲星)、十字架二(甲星)和轩辕十四等。白色恒星表面温度在11500~7700K,如天狼星、织女星、牛郎星、北落师门和天津四等。黄色恒星表面温度在6000~5000K,如五车二和南门二等。红色恒星表面温度在3600~2600K,如参宿四和心宿二等。

20世纪初,美国哈佛大学天文台已经对50万颗恒星进行了光谱研究。并对恒星光谱根据它们中谱线出现情况进行了分类。结果发现它们与颜色也有关系,即蓝色的“O”型、蓝白色的“B”型、白色的“A”型、黄白色的“F”型、黄色的“G”型、橙色的“K”型、红色的“M”型等主要类型。实际上这是一个恒星表面温度序列,从数万度的O型到2-3千度的M型。丹麦天文学家赫茨普龙和美国天文学家罗素,根据恒星光谱型和光度的关系,建起著名的“光谱-光度图”,也称“赫-罗”图。大部分恒星分布在从图的左上到右下的对角线上,叫主星序,都是矮星。其它还有超巨星、亮巨星、巨星、亚巨星、亚矮星和白矮星等类型,而这一不同类型表示了它们有不同的光度。赫--罗图是研究恒星的重要手段之一。它不仅显示了各类恒星的特点,同时也反映恒星的演化过程。在恒星的光谱分类中,O、B、A型称为“早型星”;F和G型称“中间光谱型”;K和M型称为“晚型星”。20世纪90年代末期,天文学家越过M型把恒星光谱分类扩展到温度更低的情况,先提出了新的L型,继而又提出了比L型温度更低的光谱分类T型

|