Спектри і світність зірок

Під час спостережень зоряного неба можна бачити, що колір зірок різний. Подібно до того, як за кольором розпеченого металу можна судити про його температурі, за кольором зірки можна судити про температуру її фотосфери. Від температури зірки залежить і її спектр. Спектр зірки – це своєрідний зоряний паспорт з описом всіх її особливостей. За спектром зірки можна дізнатися її світність, відстань до зірки, температуру, розмір, хімічний склад її атмосфери, швидкість обертання навколо осі, особливості руху навколо загального центру ваги групи зірок.

Спектри більшості зірок, як і спектр Сонця, являють собою спектри поглинання: на тлі безперервного спектра видно темні лінії. У холодних зірках з температурою фотосфери 3000 К переважає випромінювання в червоній області спектра. В спектрах таких зірках багато ліній металів і молекул. У гарячих блакитних зірках з температурою понад 10 000-15 000 К велика частина атомів ионизована. Повністю іонізованниє атоми не дають спектральних ліній, тому в спектрах таких зірках ліній мало.

Подібні між собою спектри зірок групуються в спектральні класи, що позначаються буквами латинського алфавіту від O до M (рис. 10.2)

Колір зірок цих спектральних класів змінюється від блакитного (O) до білого (A), жовтому (G) і червоному (M). Також змінюється і температура зірок – вона убуває від класу O до класу M. Таким чином, спектральна послідовність відображає відмінність не тільки в спектрі зірок, але і в їх кольорі і температурі. Усередині кожного класу існує ще поділ на десять підкласів: від 0 до 9, наприклад, G0 – G1 – G2 – G3 – G4 – G5 – G6 – G7 – G8 – G9. У такій загальній класифікації Сонце відноситься до спектрального класу G2.

Оскільки хорошим індикатором температури зовнішніх шарів зірки є її колір, в астрофізиці є ретельно розроблена і цілком об’єктивна система квітів. Вона заснована на порівнянні спостережуваних зоряних величин, отриманих через різні суворо еталонують. Для слабких зірок аналіз квітів – єдина можливість їх спектральної класифікації.
Як і Сонце, зірки випромінюють енергію у всьому спектрі електромагнітних коливань. Як і для Сонця, потужність випромінювання зірок характеризується їх світність, інакше кажучи, світність зірки характеризує потік енергії, випромінюваної зіркою в усіх напрямках, і має розмірність потужності Дж / з або Вт Світність пропорційна площі поверхні зірки (4πR2) і четвертого ступеня ефективної температури її фотосфери (T):

L = 4πR2σT4,
(10.2)

де σ – коефіцієнт пропорційності, рівний 5,67 · 10-8 Вт / (м2 · К4).

Використовуючи формулу (10.1), можна визначити світність зірки, якщо відомі видима зоряна величина і відстань до зірки. Також можна визначити світність однієї зірки щодо світності інший, якщо відомі їх абсолютні зоряні величини.

Посилання на основну публікацію