Typ widmowy - Polski Serwis Naukowy

Typ widmowy – w astronomii klasyfikacja gwiazd oparta na widmie światła wysyłanego przez gwiazdę. Widmo światła emitowanego przez gwiazdę jest określone przez trzy podstawowe parametry atmosfery 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, a atomy ulegają jonizacji.

Metale – w astronomii: pierwiastki o liczbie atomowej większej niż 2 (czyli wszystkie oprócz wodoru i helu). Pierwiastki cięższe od helu zostały wytworzone w procesach nukleosyntezy zachodzących we wnętrzu gwiazd, w odróżnieniu od powstałych we wczesnym Wszechświecie wodoru i helu. Łącznie stanowią one około 2% masy materii barionowej Wszechświata.
Atom (z gr. ἄτομος atomos: "niepodzielny") – najmniejszy składnik materii, któremu można przypisać właściwości chemiczne. Atomistyczną teorię budowy materii sformułował w roku 1808 John Dalton.

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 lewej do prawej) związane są ze wzrostem temperatury fotosfery

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, np. Spica

A – barwa biała – od 7500 do 11 000 K – widmo zdominowane przez linie wodoru serii Balmera, np. Syriusz i Wega

F – barwa żółtobiała – od 6000 do 7500 K – linie serii Balmera słabną, pojawiają się 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 Annie Jump 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:

Alphard (α Hya) – najjaśniejsza gwiazda w gwiazdozbiorze Hydry (wielkość gwiazdowa: 1,99. Odległa od Słońca o ok. 177 lat świetlnych. Jej wielkość absolutna wynosi –1,69. Należy do typu widmowego K3 III (zob. diagram Hertzsprunga-Russella). Temperatura powierzchni tego pomarańczowego olbrzyma wynosi ok. 4000K. Gwiazda ta świeci 400 razy mocniej niż Słońce. (Dane odnoszą się do składnika dominującego α Hya A.)
Gwiazdy typu widmowego O - to Hiperolbrzymy o temperaturze 25000 do 50000 K. Jaśniejsze gwiazdy ,to Gwiazdy Wolfa-Rayeta które szybko się rozpadają. W ich widmo występują bardzo silne linie helu zjonizowanego.

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 – zawierające w swoim widmie dużą ilość litu, ok. 1300-2500 K

T – chłodniejsze od klasy M, ok. 1000 K

Y – chłodniejsze nawet od T, poniżej 500 K, znamy tylko kilka takich obiektów

C – inne gwiazdy węglowe

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:

Tlenek tytanu(IV) (ditlenek tytanu, dawniej dwutlenek tytanu), TiO2 – nieorganiczny związek chemiczny, tlenek tytanu na stopniu utlenienia IV. Ma wiele zastosowań, najczęściej wykorzystywany jest jako biały pigment do farb i środek wybielający papier.
Nukleony to wspólna nazwa protonów i neutronów, czyli podstawowych cząstek tworzących jądro atomu. Nukleony składają się z kwarków. Choć przez obecne teorie cząstek protony i neutrony nie są uznawane za cząstki elementarne, ale z historycznych względów zalicza się je do cząstek elementarnych.

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 pojęcie klasy jasności.

Linia spektralna — ciemna lub jasna linia w jednolitym, ciągłym widmie, powstającą wskutek nadmiaru lub deficytu fotonów (w porównaniu z pobliskimi częstotliwościami) w wąskim zakresie częstotliwości.
Nikiel (Ni, łac. niccolum) - pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych w układzie okresowym. Został odkryty w roku 1751 przez Cronstedta. W 1804 otrzymano go po raz pierwszy w stanie czystym. Przed naszą erą był używany w stopach z miedzią i cynkiem.

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 występują 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:

William Wilson Morgan (3 stycznia 1906 - 21 czerwca 1994) był amerykańskim astronomem. Pracował w obserwatorium w Yerkes. Wspólnie z Phillipem C. Keenana oraz Edith Kellman z tegoż obserwatorium stworzyli klasę jasności gwiazd. W 1961 roku American Astronomical Society przyznało mu nagrodę Henry Norris Russell Lectureship. Jego imię nosi planetoida 3180 Morgan.
Diagram Hertzsprunga-Russella (H-R) – wykres klasyfikujący gwiazdy. Został skonstruowany w 1911 r. przez E. Hertzsprunga, a w 1913 r. udoskonalony przez H.N. Russella.

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

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

Seria Balmera, seria linii widmowych powstająca w wyniku emisji fotonów przez elektron w atomie wodoru przechodzący z wyższego orbitalu na orbital 2 (seria L).
Wodór (H, łac. hydrogenium) – pierwiastek chemiczny, niemetal z bloku s układu okresowego. Jest to najprostszy możliwy pierwiastek o liczbie atomowej 1, składający się z jednego protonu i jednego elektronu.

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.

Annie Jump Cannon (ur. 11 grudnia 1863, zm. 13 kwietnia 1941), amerykańska astronom, jedna z twórców systemu klasyfikacji gwiazd wg ich temperatur (zob. typ widmowy).
Gwiazdy typu widmowego T (nazywane także "karłami metanowymi") – gwiazdy należące do typu brązowych karłów o temperaturze powierzchni pomiędzy 700 a 1300 K, maksimum emisji energii zachodzi w podczerwieni, w ich spektrach obserwuje się linie charakterystyczne dla metanu.

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)