Спектральная классификация звезд
Спектры звезд – это их паспорта с описанием всех звездных особенностей. Звезды состоят из тех же химических элементов, которые известны на Земле, но в процентном отношении в них преобладают легкие элементы: водород и гелий.
Спектры звезд – это их паспорта с описанием всех звездных особенностей.
По спектру звезды можно узнать ее светимость, расстояние до звезды, температуру, размер, химический состав ее атмосферы, скорость вращения вокруг оси, особенности движения вокруг общего центра тяжести.
Спектральный аппарат, устанавливаемый на телескопе, раскладывает свет звезды по длинам волн в полоску спектра. По спектру можно узнать, какая энергия приходит от звезды на различных длинах волн и оценить очень точно ее температуру. Цвет и спектр звезд связан с их температурой. В холодных звездах с температурой фотосферы 3000 К преобладает излучение в красной области спектра. В спектрах таких звездах много линий металлов и молекул. В горячих голубых звездах с температурой свыше 10000–15000 К большая часть атомов ионизована. Полностью ионизованные атомы не дают спектральных линий, поэтому в спектрах таких звездах линий мало.
На основе многочисленных снимков спектров звезд, полученных в США на Гарвардской обсерватории, в начале XX в. была разработана детальная классификация звездных спектров, которая легла в основу современной спектральной классификации.
В Гарвардской классификации спектральные типы (классы) обозначены буквами латинского алфавита: О, В, A, F, G, К и М. Поскольку в эпоху разработки этой классификации связь между видом спектра и температурой не была еще известна, то после установления соответствующей зависимости пришлось изменить порядок спектральных классов, который первоначально совпадал с алфавитным расположением букв.
Основная (гарвардская) спектральная классификация звёзд
Внутри класса звёзды делятся на подклассы от 0 (самые горячие) до 9 (самые холодные). В классе О подклассы начинаются с О5. Последовательность спектральных классов отражает непрерывное падение температуры звезд по мере перехода к все более поздним спектральным классам.
Подавляющее большинство звезд относится к последовательности от О до М. Эта последовательность непрерывна: характеристики звезд плавно изменяются при переходе от одного класса к другому.
Спектр. класс | Цвет | Темпер., K | Особенности спектра | Типичные звезды |
О | Голубой | 40000 | Интенсивные линии ионизированного гелия, линий металлов нет | Минтака |
В | Голубовато-белый | 20000 | Линии нейтрального гелия. Слабые линии Н и К ионизованного кальция | Спика |
А | Белый | 10000 | Линии водорода достигают наибольшей интенсивности. Видны линии Н и К ионизованного кальция, слабые линии металлов | Сириус, Вега |
F | Желтоватый | 7000 | Ионизированные металлы. Линии водорода ослабевают | Процион, Канопус |
G | Желтый | 6000 | Нейтральные металлы, интенсивные линии ионизованного кальция Н и К | Солнце, Капелла |
К | Оранжевый | 4500 | Линий водорода почти нет. Присутствуют слабые полосы окиси титана. Многочисленные линии металлов | Арктур, Альдебаран |
М | Красный | 3000 | Сильные полосы окиси титана и других молекулярных соединений | Антарес, Бетельгейзе |
Характерной особенностью звездных спектров также является наличие у них огромного количества линий поглощения, принадлежащих различным элементам. Тонкий анализ этих линий позволил получить особенно ценную информацию о природе наружных слоев звезд. Химический состав наружных слоев звезд, откуда к нам непосредственно приходит их излучение, характеризуется полным преобладанием водорода. На втором месте находится гелий, а количество остальных элементов достаточно невелико. Приблизительно на каждые десять тысяч атомов водорода приходится тысяча атомов гелия, около 10 атомов кислорода, немного меньше углерода и азота и всего лишь один атом железа. Примеси остальных элементов совершенно ничтожны. Без преувеличения можно сказать, что звезды состоят из водорода и гелия с небольшой примесью более тяжелых элементов.
Хорошим индикатором температуры наружных слоев звезды является ее цвет. Горячие звезды спектральных классов О и В имеют голубой цвет; звезды, сходные с нашим Солнцем (спектральный класс которого G2), представляются желтыми, звезды же спектральных классов К и М – красные. В астрофизике имеется тщательно разработанная и вполне объективная система цветов. Она основана на сравнении наблюдаемых звездных величин, полученных через различные строго эталонированные светофильтры. Количественно цвет звезд характеризуется разностью двух величин, полученных через два фильтра, один из которых пропускает преимущественно синие лучи («В»), а другой имеет кривую спектральной чувствительности, сходную с человеческим глазом («V»). Техника измерений цвета звезд настолько высока, что по измеренному значению B-V можно определить спектральный класс звезды с точностью до подкласса. Для слабых звезд анализ цветов – единственная возможность их спектральной классификации.
Гарвардская спектральная классификация основана на наличии или отсутствии, а также относительной интенсивности определенных спектральных линий. Кроме перечисленных в таблице основных спектральных классов, для относительно холодных звезд имеются еще классы N и R (полосы поглощения молекул углерода C2, циана CN и окиси углерода CO), класс S (полосы окисей титана TiO и циркония ZrO), а также для самых холодных звезд – класс L (полоса гидрида хрома CrH, линии рубидия, цезия, калия и натрия). Для объектов субзвездного типа – «коричневых карликов», промежуточных по массе между звездами и планетами, недавно введен специальный спектральный класс T (полосы поглощения воды, метана и молекулярного водорода).
Спектральные классы О, В, А часто называют горячими или ранними, классы F и G – солнечными, а классы К и М – холодными или поздними спектральными классами.
Так как одному гарвардскому спектральному классу могут соответствовать звёзды с одинаковой температурой фотосферы, но различных классов светимости (то есть отличающимися на порядки светимостями), то с учётом светимости была разработана йеркская спектральная классификация (называемая ещё МКК – по инициалам её авторов У. Моргана, Ф. Кинана и Э. Келмана).
В соответствии с этой классификацией звезде приписывают гарвардский спектральный класс и класс светимости.
Различают следующие классы светимости
Класс | Название | Абс. звёздные 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 |
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.
Звёзды одинаковых (или близких) классов светимости образуют на диаграмме Герцшпрунга – Рассела последовательности (ветви), например, ветвь красных гигантов или белых карликов.
Диаграмма Герцшпрунга-Рассела
(в разных представлениях)
Диаграмма была предложена астрономами Эйнаром Герцшпрунгом и Генри Расселом независимо друг от друга примерно в 1910 году.
Используя диаграмму, астрономы способны проследить жизненный цикл звезд, от молодых горячих протозвезд, через основные фазы развития, вплоть до фазы умирающего красного гиганта. Диаграмма также показывает зависимость температуры и цвета звезд от различных этапов их жизненного цикла.
На диаграмме Герцшпрунга-Рассела можно увидеть диагональную линию, ведущую с левого верхнего угла вправо вниз. Она известна как Главная Последовательность и большинство звезд проходят именно эти этапы в своем развитии. В целом, когда температура звезды уменьшается, падает и светимость звезды. На диаграмме также можно увидеть ответвление, которое находится выше 100 ед. светимости. Это красные гиганты, которые находятся в конце своего жизненного цикла. Они могут быть одновременно яркими и относительно холодными, поскольку они очень большие. Обычно эта стадия длится несколько миллионов лет.
Наклонные пунктирные линии на нижней диаграмме определяют размеры звезд в радиусах Солнца.
Источник
Тест по астрономии глава v «Солнце и звёзды»
Тест по астрономии п. 22-24
Задание 1 Массивный газовый шар, излучающий свет и удерживаемый в состоянии равновесия силами собственной гравитации и внутренним давлением, в недрах которого происходят (или происходили ранее) реакции термоядерного синтеза.
Составьте слово из букв: ВЗДЕЗА -> _______________________
Задание 2 Сопоставьте определения и понятия.
Укажите соответствие для всех 5 вариантов ответа:
2) Абсолютная звёздная величина
3) Годичный параллакс звезды
__ расстояние, с которого средний радиус земной орбиты, перпендикулярный лучу зрения, виден под углом в 1 ′′.
__ угол, под которым со звезды видна большая полуось земной орбиты, перпендикулярная направлению на звезду.
__ видимая звёздная величина, которую имела бы звезда, если бы находилась от нас на расстоянии 10 пк.
__ расстояние, которое свет, распространяясь в вакууме, проходит за один год.
__ полная энергия, излучаемая звездой за единицу времени.
Задание 3 Вставьте пропущенное слово:
Чем выше температура звезды, тем более . выглядит её свечение.
Выберите один из 5 вариантов ответа:
1) беловатым 2) сероватым 3) голубоватым 4) желтоватым 5)красноватым
Задание 4 Укажите известные вам спектральные классификации звёзд.
Выберите несколько из 4 вариантов ответа:
1) Йеркская спектральная классификация
2) Гарвардская спектральная классификация
3) Спектральная классификация Герцшпрунга — Рассела
4) Нью-Йоркская спектральная классификация
Задание 5 Сопоставьте класс звезды с её описанием.
Укажите соответствие для всех 5 вариантов ответа:
1) О 2) В 3) G 4) К 5) Y
__ Голубовато-белые звёзды с температурой 10-30 тыс. К.
__ Жёлтые звёзды, с температурой поверхности 5000 -6000 К.
__ Ультрахолодные звёзды с температурой 300-500 К.
__ Оранжевые звёзды с температурой 3500-5000 К.
__ Очень горячие голубые звёзды с температурой 30 -60 тыс. К.
Задание 6 Укажите спектральный класс Солнца.
Запишите ответ: _________________
Задание 7 Пара визуально-двойных звёзд, известная ещё с глубокой древности.
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) Сириус А и Сириус В 2) Алголь А и Алголь В
3) Альфа Центавра и Хадар 4) Мицар и Алькор
Задание 8 Изменение вида кривой блеска затменно-переменной звезды позволяет определить следующие характеристики её компонентов:
Выберите несколько из 4 вариантов ответа:
1) наклонение плоскости орбиты 2) период обращения
3) массу компонентов 4) эксцентриситет орбиты
Задание 9 Для каждого из определений подберите правильные ответы.
Укажите соответствие для всех 4 вариантов ответа:
1) Визуально-двойные 2) Затменно-двойные
3) Спектрально-двойные 4) Астрометрически-двойные
__ очень тесные звёздные пары, в которых одна из звёзд или очень мала по размерам, или имеет низкую светимость.
__ тесные пары, обращающиеся с периодом от нескольких часов до нескольких суток по орбитам, большая полуось которых сравнима с самими звёздами.
__ звёзды, двойственность которых устанавливается лишь на основании спектральных наблюдений.
__ двойные звёзды, компоненты которых можно увидеть раздельно (в телескоп или сфотографировать).
Задание 10 Первая звезда, у которой была открыта её физическая двойственность
Составьте слово из букв: ОАРСТК ->____________
Задание 11 Переменные звёзды, изменения блеска которых обусловлены физическими процессами, происходящими в их недрах.
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) Физические переменные звёзды
2) Оптические переменные звёзды
3) Астрометрические переменные звёзды
4) Химические переменные звёзды
Задание 12 Новая звезда — это
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) катаклизмическая переменная звезда, являющаяся результатом взрыва белого карлика.
2) звёзды, которое только что родились из протозвезды.
3) звёзды, светимость которых внезапно увеличивается в 10 3 -10 6 раз в течение суток.
4) массивная одиночная звезда, находящаяся на конечном этапе эволюции.
Тест по астрономии п. 22-24
Задание 1 Укажите формулы, по которым можно рассчитать расстояния до ближайших звёзд.
Укажите истинность или ложность вариантов ответа:
Задание 2 Параллактическое смещение звезды — это
Выберите один из 5 вариантов ответа:
1) изменение координат звезды, вызванное изменением положения наблюдателя из-за обращения Солнца вокруг Земли.
2) изменение координат звезды, вызванное её собственным движением относительно Земли.
3) угол, под которым со звезды видна большая полуось земной орбиты, перпендикулярная направлению на звезду.
4) изменение координат звезды, вызванное изменением положения наблюдателя из-за обращения Земли вокруг Солнца.
5) изменение координат звезды, вызванное её собственным движением относительно Солнца.
Задание 3 Важнейшие различия спектров звёзд заключаются:
Выберите несколько из 5 вариантов ответа:
1) в распределении энергии в линейчатом спектре
2) в качестве наблюдаемых спектральных линий
3) в количестве и интенсивности наблюдаемых спектральных линий
4) в распределении энергии в непрерывном спектре
5) в количестве и интенсивности всех спектральных линий
Задание 4 На диаграмме «спектр-светимость» посередине, с верхнего левого в нижний правый угол, тянется
Укажите истинность или ложность вариантов ответа:
__ последовательность сверхгигантов
__ последовательность белых карликов
__ последовательность красных гигантов
__ главная последовательность
Задание 5 Укажите истинность утверждений.
Укажите истинность или ложность вариантов ответа:
__ С увеличением температуры максимум излучения абсолютно чёрного тела смещается в длинноволновую область спектра.
__ Изменение температуры не меняет состояние атомов и молекул в атмосфере звёзд, что отражается в их спектрах.
__ Изменение температуры меняет состояние атомов и молекул в атмосфере звёзд, что отражается в их спектрах.
__ Холодные звёзды кажутся нам красноватыми.
__ С увеличением температуры максимум излучения абсолютно чёрного тела смещается в коротковолновую область спектра.
Задание 6 Диаграмма «спектр-светимость» отражает
Выберите несколько из 4 вариантов ответа:
1) количество звёзд на небе
2) распределение звёзд на небе
3) распределение звёзд по спектральным классам
4) этапы эволюции звёзд
Задание 7 Близко расположенные пары звёзд называются
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) двойными звёздами 2) оптическими двойными звёздами
3) кратными звёздами 4) двойными системами
Задание 8 Укажите, какие высказывания относятся к определению физической двойной звезды.
Укажите истинность или ложность вариантов ответа:
__ звёзды обращаются по замкнутым орбитам
__ звёзды не связаны друг с другом силами гравитации
__ звёзды обращаются вокруг общего центра масс
__ расстояние между звёздами очень велико
__ система из двух гравитационно-связанных звёзд
Задание 9 Укажите порядок следования определений:
1. Амплитуда 2. Период переменности
3. Экзопланета 4. Кратная звезда
Укажите порядок следования всех 4 вариантов ответа:
__ промежуток времени между двумя последовательными наименьшими минимумами.
__ разность звёздных величин в минимуме и максимуме блеска
__ система из трёх или более звёзд, которые связаны друг с другом силами гравитации
__ планета, находящаяся вне Солнечной системы.
Задание 10 Укажите типы двойных звёзд.
Выберите несколько из 4 вариантов ответа:
1) Оптические двойные 2) Кратные двойные
3) Физические двойные 4) Мнимые двойные
Задание 11 Почему цефеиды называют «маяками Вселенной»?
Выберите несколько из 4 вариантов ответа:
1) их легко обнаружить в других звёздных системах (на расстояниях до 20 Мпк).
2) это звёзды-сверхгиганты, которые обладают очень высокой светимостью.
3) они обладают важной зависимостью « период — светимость » , по которой можно определить расстояние до звезды или далёкой галактики.
4) «маяками Вселенной» называют не цефеиды, а сверхновые звёзды.
Задание 12 Укажите типы физических переменных звёзд.
Выберите несколько из 4 вариантов ответа:
Номер материала: ДБ-561801
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Дети воспринимают голосовых помощников как живых существ
Время чтения: 3 минуты
11 июня выпускники сдают ЕГЭ по истории и физике
Время чтения: 2 минуты
Сергей Кравцов доложил Владимиру Путину о ходе реализации ключевых задач в системе образования
Время чтения: 3 минуты
Итальянский учитель дал детям задание на лето и прославился
Время чтения: 4 минуты
Депутат Госдумы предложил отменить ЕГЭ по гуманитарным предметам
Время чтения: 1 минута
В Рособрнадзоре рассказали о предварительных результатах ЕГЭ-2021
Время чтения: 3 минуты
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
Источник