Astronomie

Sonnenspektraltypen und Zwergsterne

Sonnenspektraltypen und Zwergsterne


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Auf der folgenden Seite,

http://www.uni.edu/morgans/astro/course/Notes/section2/spectraltemps.html

Es erwähnt Main, Giants und SuperGiants.

Wende ich jedoch bei Zwergsternen (z. B. D, Sd) die Hauptreihenfolge auf den Sonnentyp an?

Für andere Typen, IV, II, wende ich Main Sequence / Subgiant / Giant auf den Typ an?

Wenn Sie sich die verlinkte Webseite ansehen, werden Sie sehen, dass Typen (V, III, I) erwähnt werden, aber zum Beispiel wo würde Procyon (F5IV-V), Sargas (F1II) passen oder sollte es eine andere Tabelle für Typen IV geben, II?

Würden die Gruppen (D, sd, IV, m II) eine andere Tabelle haben? Rigil Kentaurus (G2V) würde klar in die Hauptsequenz passen.


Das moderne System der Sternklassifizierung ist zweidimensional, wobei eine Achse die Spektralklasse und die andere die Helligkeitsklasse vermittelt. Die Spektraltypen sind wie folgt:

  • O-Typ, "blau", $geq 30000$ $mathrm{K}$
  • B-Typ, "blau-weiß", $10000-30000$ $mathrm{K}$
  • A-Typ, "weiß", $7500-10000$ $mathrm{K}$
  • F-Typ, "gelb-weiß", $6000-7500$ $mathrm{K}$
  • G-Typ, "gelb", $5200-6000$ $mathrm{K}$
  • K-Typ, "orange", $3700-5200$ $mathrm{K}$
  • M-Typ, "rot", $2400-3700$ $mathrm{K}$

Es gibt auch einige erweiterte Spektraltypen, darunter D für Weiße Zwerge, C für Kohlenstoffsterne und mehrere weitere für braune Züge. Die oben genannten sind die vorherrschenden.

Die Magnitudenachse besteht aus den folgenden Gruppierungen:

  • 0-Typ, "Hypergianten"
  • I-Typ, "Überriesen"
  • II-Typ, "helle Riesen"
  • III-Typ, "Riesen"
  • IV-Typ, "Unterriesen"
  • V-Typ, "Zwerge" (das sind die Hauptreihensterne)
  • VI-Typ, "Unterzwerge"
  • VII-Typ, "Weiße Zwerge"

Bei Verwendung dieser Systeme wird eine Spektralklasse mit einer Zahl von 0-9 kombiniert, die die Lage zwischen benachbarten Spektralklassen symbolisiert, und die Leuchtkraftklasse wird dann angehängt.

Die Sonne ist beispielsweise ein Stern vom Typ G2V. Dies bedeutet, dass es sich um einen Stern vom Typ G in der Hauptreihe handelt. Man könnte ihn dann informell auch als „Gelben Zwerg“ bezeichnen.

Das System ist komplexer als dieses, und es gibt viele zusätzliche Suffixe und andere Symbole, um die Nuancen einzelner Sterne weiter zu erklären. Dies deckt jedoch die Grundlagen recht gut ab.


Sonnenspektraltypen und Zwergsterne - Astronomie

Die Beziehung zwischen Masse und Spektralklasse für Hauptreihensterne wurde für Zwerge, die kühler als M6 sind, derzeit noch nie ermittelt, die wahre Natur von Objekten, die als M7, M8, M9 oder später klassifiziert werden (sei es stellar oder substellar) ist nicht bekannt. In diesem Artikel werden Spektraltypen für die Komponenten in fünf binären Systemen geringer Masse basierend auf zuvor veröffentlichten Infrarot-Speckle-Messungen, Rot/Infrarot-Photometrie und Parallaxendaten geschätzt, zusammen mit neu aufgenommenen zusammengesetzten Spektren mit hohem Signal-Rausch-Verhältnis der Systeme und revidierte Größenunterschiedsbeziehungen für M-Zwerge. Bei zwei dieser Binärdateien hat die Sekundärseite eine geringere Masse (weniger als 0,09 Sonnenmasse) als jedes Objekt mit einer dynamisch gemessenen Masse und einem bekannten Spektraltyp, wodurch die Spektralklasse/Masse-Beziehung auf niedrigere Massen als bisher möglich ausgedehnt wird. Daten von den Komponenten höherer Masse (0,09 Sonnenmasse kleiner als M kleiner als 0,40 Sonnenmasse) stimmen mit früheren Ergebnissen der beiden Objekte mit der niedrigsten Masse überein – obwohl sie Massenfehler aufweisen, die sie auf beiden Seiten der M-Zwerg/braunen Zwerg-Unterteilung platzieren könnten Linie (Masse beträgt etwa 0,08 Sonnenmasse) - Es wird festgestellt, dass Spektraltypen nicht kühler als M6,5 V sind. Eine Extrapolation der aktualisierten Spektralklasse/Masse-Beziehung zur Wasserstoffverbrennungsgrenze legt nahe, dass Objekte des Typs M7 und höher möglicherweise substellar sein. Eine direkte Bestätigung dafür wartet auf die Entdeckung eines nahen, sehr späten Binärtyps, für den dynamische Massen gemessen werden können.


Die "Fingerabdrücke" der Stars

Das beste Werkzeug, das wir haben, um das Licht eines Sterns zu untersuchen, ist das Spektrum des Sterns. Ein Spektrum (der Plural ist "Spektren") eines Sterns ist wie der Fingerabdruck des Sterns. So wie jede Person einzigartige Fingerabdrücke hat, hat jeder Stern ein einzigartiges Spektrum. Spektren können verwendet werden, um zwei Sterne voneinander zu unterscheiden, aber Spektren können auch zeigen, was zwei Sterne gemeinsam haben.

Das Spektrum eines Sterns ähnelt dem Farbspektrum, das Sie in Regenbögen sehen. Sterne geben Licht in verschiedenen Farben ab. Das Spektrum des sichtbaren Lichts – das Spektrum, das Sie in einem Regenbogen sehen – ist unten dargestellt.

Die Wellenlänge des Lichts bestimmt seine Farbe. Die Wellenlänge im obigen Spektrum wird in Einheiten gemessen, die Angström 1 Angström = oder 0,0000000001 oder 1 x 10 -10 Meter genannt werden.

Sterne geben nicht bei jeder Wellenlänge gleich viel Licht ab. Wenn Sie ein Regenbogendiagramm wie das obige für einen Stern erstellen würden, wären einige Teile des Diagramms viel heller als andere. Wissenschaftler haben viele Jahre lang Regenbogendiagramme verwendet, aber in den letzten 20 Jahren haben sie damit begonnen, ein x-y-Diagramm zu verwenden, um das Spektrum eines Sterns darzustellen. Die x-Achse zeigt die Wellenlänge des Lichts. Die y-Achse zeigt, wie hell das Licht bei dieser Wellenlänge ist. Wenn Wissenschaftler heute "Spektrum" sagen, meinen sie normalerweise dieses x-y-Diagramm.

Ein typisches Spektrum für einen Stern hat viele Spitzen und Täler. Unten sehen Sie das Spektrum eines typischen Sterns.

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Viele dieser Gipfel und Täler sind mit Beschriftungen versehen. Einige dieser Etiketten können Sie als Symbole für chemische Elemente erkennen. Jeder Stern hat einen anderen Satz von Spitzen und Tälern, die verwendet werden können, um die Sterne in verschiedene "Spektraltypen" zu unterteilen.

Die von Astronomen verwendeten Spektraltypen werden durch die Buchstaben O,B,A,F,G,K,M angegeben (und in den letzten Jahren sind einige neue Spektraltypen hinzugekommen. Dazu später mehr!) Unsere Sonne ist beispielsweise ein Stern vom Typ G.

Bevor Sie herausfinden, was diese Buchstaben bedeuten, versuchen Sie, Ihr eigenes System zur Klassifizierung von Sternen anhand ihrer Spektren zu entwickeln.


Illustration des nahen Braunen Zwergs

Beobachtungen eines nahegelegenen Braunen Zwergs deuten auf eine gesprenkelte Atmosphäre mit vereinzelten Wolken und mysteriösen dunklen Flecken hin, die an den Großen Roten Fleck des Jupiter erinnern, wie im Konzept dieses Künstlers gezeigt. Das nomadische Objekt mit dem Namen 2MASS J22081363+2921215 ähnelt einem geschnitzten Halloween-Kürbis, aus dessen heißem Inneren Licht entweicht. Braune Zwerge sind massereicher als Planeten, aber zu klein, um die Kernfusion aufrechtzuerhalten, die Sterne antreibt.

Obwohl nur etwa 115 Lichtjahre entfernt, ist der Braune Zwerg zu weit entfernt, um irgendwelche Merkmale zu fotografieren. Stattdessen verwendeten die Forscher den Multi-Object Spectrograph for Infrared Exploration (MOSFIRE) am W. M. Keck Observatory auf Hawaii, um die Farben und Helligkeitsvariationen der Schichtkuchen-Wolkenstruktur des Braunen Zwergs zu untersuchen, wie sie im nahen Infrarotlicht zu sehen ist. MOSFIRE sammelte auch die spektralen Fingerabdrücke verschiedener chemischer Elemente, die in den Wolken enthalten sind, und wie sie sich mit der Zeit verändern.

KUNSTWERK: NASA, ESA, STScI, Leah Hustak (STScI)

Das NASA Hubble Space Telescope ist ein Projekt der internationalen Zusammenarbeit zwischen NASA und ESA. Das AURA's Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland, führt die wissenschaftlichen Operationen von Hubble durch.


Inhalt

Das überarbeitete Yerkes-Atlas-System (Johnson & Morgan 1953) [11] listete 11 spektrale Standardsterne vom Typ G auf, jedoch haben nicht alle von ihnen bis heute als Standards überlebt.

Die "Ankerpunkte" des MK-Spektralklassifikationssystems unter den G-Typ Hauptreihen-Zwergsternen, also den über Jahre unveränderten Standardsternen, sind Beta CVn (G0V), die Sonne (G2V), Kappa1 Ceti (G5VG ), 61 Ursae Majoris (G8V). [12] Andere primäre MK-Standardsterne sind HD 115043 (G1V) und 16 Cygni B (G3V). [13] Die Auswahl der G4- und G6-Zwergstandards hat sich im Laufe der Jahre unter den Expertenklassifizierern leicht geändert, aber häufig verwendete Beispiele umfassen 70 Virginis (G4V) und 82 Eridani (G6V). Es gibt noch keine allgemein anerkannten G7V- und G9V-Standards.


Arten von Sternen

Lazarus Stern

Ein Supernova-Überrest, der, anstatt nach innen in den Neutronenstern-Modus gezwungen zu werden, als normaler Stern überlebt. Nach der Expansion in die Phase des Roten Riesen kollabieren Lazarus-Sterne und erleben ein zweites Mal eine Supernova.

Neutronenstern

Normalerweise Typ B-0 und misst nur wenige Kilometer im Durchmesser. Ein früher Hauptreihenstern, der die nuklearen Brennprozesse abgeschlossen hat, explodiert oft. Die Reaktionskraft der Explosion und die Eigengravitation des Sterns stoßen Schalenelektronen (wie bei einem Weißen Zwerg) und nukleare Positronen aus. Dies hinterlässt einen Neutronenkern, der möglicherweise von einer dünnen Hülle aus entarteter Materie bedeckt ist.

Bevölkerung I

Sterne sind alte Sterne weit unterhalb der Hauptreihe (Sterne der Klassen F, G, K und M) und knapp an schwereren Elementen. Planetensysteme, die Sterne der Population I begleiten, bestehen hauptsächlich aus Gasriesen ohne begleitende Satelliten.

Bevölkerung 2

Sterne sind jüngere Sterne, die Spuren von schwereren Elementen, Wasserstoff und Helium aufweisen. Zu den Planetensystemen, die die Sterne der Population 2 begleiten, gehören Gasriesen, steinige Welten, Satellitenbegleiter sowie Planetoiden- und Kometenschalen.

Roter Riesenstern

Die Phase des Roten Riesen ist in der Entwicklung vieler weniger massereicher Sterne üblich. Wenn der Kernwasserstoff erschöpft ist, entzündet der Gravitationskollaps die Wasserstoffhülle, die außerhalb des Kerns brennt. Die Hülle des Sterns dehnt sich weit über die Photosphärengrenze hinaus aus. Die Atmosphäre des Sterns ist relativ kühl.

Ausreißer Stern

Ein Stern mit einer Geschwindigkeit, die sich deutlich von seinen Nachbarsternen unterscheidet.

Supernova

Wenn ein massereicher junger Stern seinen Kernwasserstoff erschöpft, durchläuft er einen zweiten Gravitationskollaps. Der daraus resultierende Anstieg der Kerntemperatur führt zu einer unkontrollierten nuklearen Verbrennung von Helium, Kohlenstoff, Stickstoff und einer Explosion, die die äußere Schicht des Sterns in den Weltraum schleudert. Supernova-Explosionen sind die Hauptquelle für Metalle und andere galaktische Elemente.

T Tauri Stern

Eine Manifestation eines Sterns in Bildung, der anfänglich nuklear brennt.


Spektrale Gipfel und Täler

Wenn Wärmestrahlung die einzige Lichtquelle eines Sterns wäre, wäre das Spektrum des Sterns eine schöne glatte Kurve. Tatsächliche Spektren, die von Sternen beobachtet werden, weisen jedoch eine Reihe von Spitzen und Tälern auf, wie im Spektrum unten gezeigt, was bedeutet, dass ein Teil ihres Lichts von “nicht-thermischer” Strahlung – Licht stammt, das von einem anderen Prozess als zufälligem Anstoßen emittiert oder absorbiert wird von Atomen. Im nächsten Abschnitt erfahren Sie, was dieser Prozess ist.

Das folgende Spektrum aus der SDSS-Spektraldatenbank ist ein typisches Beispiel für das Spektrum eines Sterns:

Viele dieser Gipfel und Täler sind mit Beschriftungen versehen. Einige dieser Etiketten können Sie als Symbole für chemische Elemente erkennen.

Jeder Stern hat ein einzigartiges Muster aus Gipfeln und Tälern, und diese Muster können in “spektrale Typen” von Sternen gruppiert werden. Die traditionellen Spektraltypen werden mit den Buchstaben O,B,A,F,G,K,M bezeichnet (und einige neue Spektraltypen sind in den letzten Jahren hinzugekommen – dazu später mehr!)

Bevor Sie herausfinden, was diese Buchstaben bedeuten, versuchen Sie, Ihr eigenes System zur Klassifizierung von Sternen anhand ihrer Spektren zu entwickeln.


Spektraltypen

Mit der Technik der Spektroskopie können Sterne nach ihrer Farbe (oder Temperatur) in eine Reihe von Buchstaben eingeteilt werden, die ihre Spektraltyp. Die heißesten Sterne werden mit dem Buchstaben O bezeichnet, wobei die Folge über B, A, F, G, K bis zu den kühlsten M-Sternen verläuft (siehe Abbildung 1). Eigenschaften und Beispiele für jeden Spektraltyp sind unten aufgeführt. Jeder Spektraltyp wird durch die Zahlen 0 - 9 weiter aufgespalten, sodass ein B0-Stern blauer (und daher heißer) ist als ein B9-Stern, der wiederum etwas blauer als ein A0-Stern ist.

Abbildung 1: Ein Vergleich der Spektren verschiedener Sternklassen, von links nach rechts (400 bis 700 Nanometer 4000 bis 7000 Angström). Dreizehn normale Sternklassifikationen werden angezeigt, gefolgt von drei weiteren spezialisierten Klassifikationen. Absorptionslinien sind als dunkle vertikale Bänder zu erkennen.
Bildnachweis: NOAO/AURA/NSF
  • Sterne vom Typ O haben Oberflächentemperaturen zwischen 30.000 und 40.000 K. Unter Verwendung des Wienschen Gesetzes sehen wir, dass diese Sterne eine Spitzenwellenlänge der Emission im ultravioletten Teil des elektromagnetischen Spektrums haben. Im Durchschnitt ist 1 von 3 Millionen Sternen ein Stern vom Typ O. Der östliche (von Europa ganz links) Stern im Orionsgürtel, Alnitak, wird als Spektraltyp O9.5 klassifiziert.
  • Sterne vom Typ B haben Oberflächentemperaturen zwischen 10.000 und 30.000 K. Im Durchschnitt sind etwa 1 von 800 Sternen B-Sterne. Rigel, der hellste und blauste Stern im Orion, ist vom Spektraltyp B8.
  • Sterne vom Typ A haben Oberflächentemperaturen zwischen 7.500 und 10.000 K. Im Durchschnitt sind etwa 1 von 160 Sternen A-Sterne. Vega, der hellste Stern in Lyra, ist vom Spektraltyp A0. Wenn Spektren aufgenommen werden, zeigen Sterne vom Typ A die stärksten Wasserstofflinien, dies ist jedoch eher ein Hinweis auf die Temperatur des Sterns als auf die Häufigkeit von Wasserstoff (der im Allgemeinen 70 - 80 % der Gesamtmasse eines Sterns in allen Hauptbereichen beträgt). Sequenzsterne).
  • Sterne vom Typ F haben Oberflächentemperaturen zwischen 6.000 und 7.500 K. Durchschnittlich 1 von 30 Sternen sind Sterne vom Typ F. Procyon, der hellste Stern in Canis Major, hat den Spektraltyp F5.
  • G-Typ Sterne haben Oberflächentemperaturen zwischen 5.200 und 6.000 K. Im Durchschnitt sind 1 von 12 Sternen G-Sterne. Unsere Sonne ist vom Spektraltyp G2.
  • K-Typ Sterne haben Oberflächentemperaturen zwischen 3.700 und 5.200 K. Durchschnittlich 1 von 8 Sternen sind Sterne vom Typ K. Pollux, der untere der beiden hellen Sterne in Zwillinge, ist vom Spektraltyp K0.


Erfahren Sie mehr über die Technik der Spektroskopie.

Lesen Sie mehr über das Wiener Gesetz und seine Beziehung zum elektromagnetischen Spektrum .


Absorptionsspektren von Sternen

Das Licht, das sich durch die Sonne nach außen bewegt, nennen Astronomen ein kontinuierliches Spektrum, da die inneren Regionen der Sonne eine hohe Dichte aufweisen. Wenn das Licht jedoch den Bereich mit geringer Dichte der Sonnenatmosphäre erreicht, der als Chromosphäre bezeichnet wird, werden einige Lichtfarben absorbiert. Dies geschieht, weil die Chromosphäre kühl genug ist, um dort Elektronen an Kerne zu binden. Somit werden die Lichtfarben, deren Energie der Energiedifferenz zwischen zulässigen Elektronenenergieniveaus entspricht, absorbiert (und später in zufälligen Richtungen wieder emittiert). Wenn Astronomen also Spektren der Sonne und anderer Sterne aufnehmen, sehen sie ein Absorptionsspektrum aufgrund der Absorption der Chromosphäre.


Spektrale Gipfel und Täler

Wenn Wärmestrahlung die einzige Lichtquelle eines Sterns wäre, wäre das Spektrum des Sterns eine schöne glatte Kurve. Tatsächliche Spektren, die von Sternen beobachtet werden, weisen jedoch eine Reihe von Spitzen und Tälern auf, wie im nachstehenden Spektrum gezeigt, was bedeutet, dass ein Teil ihres Lichts von "nicht thermischer" Strahlung stammt - Licht, das von einem anderen Prozess als dem zufälligen Anstoßen von Atomen emittiert oder absorbiert wird. Im nächsten Abschnitt erfahren Sie, was dieser Prozess ist.

Das folgende Spektrum aus der SDSS-Spektraldatenbank ist ein typisches Beispiel für das Spektrum eines Sterns:

Klicken Sie auf das Bild, um es in voller Größe zu sehen

Viele dieser Gipfel und Täler sind mit Beschriftungen versehen. Einige dieser Etiketten können Sie als Symbole für chemische Elemente erkennen.

Jeder Stern hat ein einzigartiges Muster von Gipfeln und Tälern, und diese Muster können in "Spektraltypen" von Sternen gruppiert werden. Die traditionellen Spektraltypen werden mit den Buchstaben O,B,A,F,G,K,M bezeichnet (und einige neue Spektraltypen sind in den letzten Jahren hinzugekommen. Dazu später mehr!)

Bevor Sie herausfinden, was diese Buchstaben bedeuten, versuchen Sie, Ihr eigenes System zur Klassifizierung von Sternen anhand ihrer Spektren zu entwickeln.



Bemerkungen:

  1. Tracy

    Ja, ich sehe, Sie sind hier bereits lokal.

  2. Mac Daraich

    Toll!!! Alles super!

  3. Vannes

    nicht so toll

  4. Deavon

    This variant does not approach me.

  5. Volkree

    Hallo! Wie denkst du über junge Komponisten?

  6. Fayne

    Wunderbar, das ist ein wertvoller Satz

  7. Arashizshura

    Genau! Es ist die gute Idee. Es ist bereit, Sie zu unterstützen.



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