Спектральна класифікація зірок та її фізичні основи

Спектр випромінювання зірок – суцільний, з темними лініями поглинання (в зоряних атмосферах) та іноді – з яскравими емісійними лініями, що виникають у верхніх шарах зірок. Вид спектра визначається температурою та тиском в атмосфері, хімічним складом, обертанням зірки тощо.

Дослідження спектрів зірок з 1385 р, зведені до каталогу Г.Дрепера (НД) в якому прийнята Гарвардська класифікація – послідовність спектральних класів:

Кожний клас розділений на 10 підкласів (наприклад А 0, G 2, F 5 тощо).

Класифікація заснована на оцінках відносної інтенсивності та виду спектральних ліній. Розглянемо основні особливості спектрів зірок різних класів.

0 – характерні лінії Н І; Не І, Не ІІ, багатократно іонізованих Si, C, N, O (Si IV, C IV, C III, N III та ін.). Т~40–28тис.К. Приклади: λ Оріона, Цефея, ξ Персея.

В – лінії Не І та N, C, O, Si в більш низьких стадіях іонізації, ніж в класі 0. З’являються лінії поглинання Не І, Н І, слабкі фраунгоферові лінії Н і К іона Са ІІ (λ 3968 Å і λ 3968 Å). Т~28–10 тис.К. Приклади: γ та ε Оріона, α Діви, γ Персея.

А – найбільш інтенсивні лінії Н І. Зникають лінії Не. Є лінії Н і К, які підсилюються до класу F, та слабкі лінії металів (Fе, Мg). Т~10–7 тис.К. Приклади: α Великого Пса, α Ліри, γ Близнюків.

F – слабішають лінії Н І. Інтенсивні лінії молекулярного водню, калію, Н і К. Чисельні лінії металів, що підсилюються до класу G. 3’являється лінія Са І та „полоса G ” (λ 4310 Å), утворена зливанням кількох ліній Fe I, Ca, Ti II. Т~7–6тис.К. Приклади: δ Орла, δ Близнюків, α Малого Пса, α Персея.

G – (типу Сонця). Інтенсивні фраунгоферові лінії, Са І, Fe I, Fe II й металів, полоса G. Приклади: Сонце (G 2), α Візничого. Т~6–5тис.К.

К – максимально інтенсивні Н і К, Са І. Інтенсивні лінії металів, полоса G. Починаючи з К 5 – полоси поглинання ТіО. Т – 3,5 тис.К. Приклади: α Волопаса, β Близнюків, ε Лебедя, α Тільця.

М – полосатий спектр з різкими полосами поглинання ТіО й інших молекулярних сполук. Помітні лінії металів, Н і К, Са І. Полоса G слабішає. Т~ 3,5–2 тис.К. Приклади: α Оріона, α Скорпіона, О Кита.

Розгалуження спектральної послідовності пов'язане з тим, що зірки класу R відзначаються додатковими сильними полосами поглинання молекул С та ціана (СN). У зірок класу N ці полоси ще сильніші, – їх називають вуглецевими. У зірок класу S – полоси окислів цирконія, іттрія, лантана. Зірки Вольфа–Райє з широкими лініями випромінення (Т~100тис.К) віднесені до класу W.

В спектрах зірок одного й того ж класу при незмінній Т інтенсивність ліній поглинання збільшується з зменшенням тиску. Згідно з (2.6) ступінь іонізації залежить не тільки від Т, а й від концентрації частинок. Тому при однаковій Т в розрідженій атмосфері гіганта ступінь іонізації вища, ніж в більш згущеній атмосфері карлика. Значить, при однаковій кольоровій температурі гігант належить до більш раннього спектрального підкласу, ніж карлик. Встановлена залежність колір – світність, в якій спектру зірки дається спектральний клас та клас світності по М (для класів F – G):

І – надгіганти (М=–4,7 ÷ –10)

ІІ – яскраві гіганти (М=–2,2)

ІІІ – слабкі гіганти (М=+1,2)

ІV – субгіганти (М=+2,7)

V – карлики (М=+4)

VІ – субкарлики (М=+5 ÷ +6)

VІІ – білі карлики (М=+13 ÷ +15)