رده بندی طیفی ستارگان

پس از اینکه دانشمندان طیف تعداد بیشماری از ستارگان را ثبت کردند ده ها خانم را استخدام و پس از آموزش آنها این خانم ها طیف ستارگان را رده بندی کردند. جالب است بدانید این اولین بار بود که در عصر جدید خانم ها در فعالیت های دانشگاهی شرکت می کردند. دلیل انتخاب خانم ها صبر و حوصله ی بیشتر آن ها نسبت به مردان بود.

در ستاره شناسی، طبقه بندی ستارگان، یک طبقه بندی بر اساس ویژگی های طیفی آنهاست. امواج الکترومغناطیسی منتشر شده از یک ستاره توسط اسپکتروسکوپ تجزیه شده به این صورت که نور آن با منشور یا توری پراش تفکیک شده و تشکیل طیفی شبیه رنگین کمان می دهد که این طیف با خطوط جذبی همراه است. هر چند خط نشانگر یک یون از یک عنصر شیمیایی خاص می باشد و قدرت خطوط نشان دهنده فراوانی آن یون است.

در تصویر زیر خطوط طیفی جذبی(absorption) و نشری(emission) نه عنصر اول جدول تناوبی را ببینید همچنین اینجا می توانید طیف همه ی عناصر جدول تناوبی را ببینید:

فراوانی نسبی یون های مختلف بستگی به دمای فوتوسفر دارد. کلاس طیفی یک ستاره یک کد کوتاه است که خلاصه شده است در حالت یونیزاسیون و دما و چگالی فوتوسفر.

ستارگان را از نظر رده طیفی به ده رده ی O,B,A,F,G,K,M,R,N,S طبقه بندی می کنند. ترتیب تقسیم‌بندی از گرمترین به سردترین O به S می‌باشد.

حفظ کردنش سخته؟
نه وقتی از این جمله استفاده کنید…

O Be A Fine Girl Kiss Me Right Now Sweet

رده بندی طیفی ستارگان در یک نگاه با مثال:

مقایسه اندازه ستارگان در رده های طیفی مختلف:

مقایسه دما، شعاع، جرم، درخشندگی، طول عمر و فراوانی ستارگان در رده های طیفی مختلف:

دیاگرام اچ آر – قدر ستارگان

دیاگرام اچ آر – درخشندگی

پیش از بررسی رده بندی طیفی ستارگان به این نکته اشاره می کنیم که در اختر شیمی عنصری که یونیزه نشده را با یک I و به ترتیب یک الکترون از دست داده II دو الکترون از دست داده III نشان می دهند برای نمونه H I یعنی هیدروژن یونیزه نشده و H II (اچ دو) هیدروژن یک الکترون از دست داده و O III اکسیژن دو بار یونیزه شده می باشد.

اکنون به بررسی رده های طیفی ستارگان می پردازیم:

کلاس O

کلاس O برای ستارگانی است که درخشندگی بسیار زیاد دارند و بسیار داغ هستند، در واقعیت رنگ‌های متمایل به آبی دارند. بعضی از آن‌ها در نور فرابنفش نیز تابش می‌کنند ولی همه آن‌ها در رشته اصلی هستند.این ستارگان هیدروژن سوز و از نوع طیفی O و کلاس درخشندگی V است. جرم این ستارگان بین 15 تا 90 برابر خورشید و دمای سطح آن بین 30000 تا 52000 کلوین است. آنها بین 30000 تا 1000000 برابر نورانی تر از خورشید هستند. این ستاره ها نادر و تخمین زده می شود که بیش از 20000 در کل کهکشان راه شیری وجود ندارد. ستارگان O تا میلیون‌ها برابر خورشید انرژی مصرف می‌کنند. در طیف آن‌ها خطوط He II، مواد یونیزه (Si IV, O III، N III، و C III) یافت می‌شود، در O5 تا O9 خطوط بالمر نیز یافت می‌شود.

مثال‌ها: زتا شکارچی، زتا تلمبه، لامبدا شکارچی، دلتا شکارچی.

Trifid Nebula (M20)

کلاس B

کلاس B مربوط ستارگانی است که درخشندگی نزدیک به آبی دارند. در ستارگان این رده طیفی خطوط هلیوم واقعی و خطوط تعدیل شده هیدروژن نیز دیده می‌شود. در بین این ستارگان خطوط فلزات یونیزه Mg II و Si II. قوی هستند. همچنین فقط مدت کوتاهی زندگی کرده و حرکت زیادی نسبت به مکانی که در آن تشکیل شده‌اند نمی‌کنند. هنگامی که ستارگانی از این دسته یک خوشه شوند، از نام خوشه OB برای اشاره به آن‌ها استفاده می‌شود. شکارچی OB1 یک خوشه ستاره‌ای است که در بازوی مارپیچ کهکشان راه شیری قرار دارند و و بخش اعظم ستاره‌های درخشان شکارچی نیز محسوب می‌شوند.

یک ستاره نوع B مثلآ BV یک ستاره رشته اصلی (هیدروژن سوز) از رده طیفی B و کلاس درخشندگی V است. جرم این ستارگان از 2 تا 16 برابر خورشید است و دمای سطح آنها بین 10000 تا 30000 کلوین است. ستارگان نوع B بسیار درخشان و آبی هستند. طیف آنها دارای هلیوم خنثی است که در زیر کلاس B2 برجسته تر است و خطوط هیدروژن متوسطی دارد. به عنوان مثال می توان به Regulus و Algol A اشاره کرد. این دسته از ستارگان با توالی طیف های ستاره ای هاروارد معرفی شدند و در کاتالوگ فتومتری اصلاح شده هاروارد منتشر شدند. تعریف ستارگان نوع B وجود خطوط هلیوم غیریونیزه با عدم وجود هلیوم یک بار یونیزه  در بخش آبی-بنفش طیف بود. همه رده های طیفی، از جمله نوع B، با یک پسوند عددی تقسیم شدند که نشان دهنده درجه نزدیک شدن آنها به رده طیفی بعدی بود. بنابراین B2 تا B (یا B0) یا تا رده A دو دهم فاصله دارد. با این حال، بعداً، طیف‌های با آنالیز بالاتر خطوطی از هلیوم یونیزه شده را برای ستاره‌های نوع B0 نشان دادند. به همین ترتیب، ستاره های A0 نیز خطوط ضعیف هلیوم غیریونیزه را نشان می دهند. کاتالوگ‌های بعدی طیف‌های ستاره‌ای، ستارگان را بر اساس نقاط قوت خطوط جذب در فرکانس‌های خاص یا با مقایسه نقاط قوت خطوط مختلف طبقه‌بندی کردند. بنابراین، در سیستم طبقه‌بندی MK، کلاس طیفی B0 دارای خطی در طول موج 438.7 نانومتر است که قوی‌تر از خط در 420.0 نانومتر است. سری خطوط هیدروژنی Balmer در کلاس B قوی تر می شوند و سپس در نوع A2 به اوج می رسند. خطوط سیلیکون یونیزه شده برای تعیین زیر کلاس ستارگان نوع B استفاده می شود، در حالی که خطوط منیزیم برای تمایز بین کلاس های دما استفاده می شود. ستارگان نوع B تاج ندارند و فاقد ناحیه همرفتی در جو بیرونی خود هستند. آنها نسبت به ستارگان کوچکتر مانند خورشید دارای نرخ از دست دادن جرم بالاتری هستند و باد ستاره ای آنها سرعتی در حدود 3000 کیلومتر بر ثانیه دارد. تولید انرژی در ستارگان نوع B رشته اصلی از چرخه CNO (کربن، نیتروژن، اکسیژن)از همجوشی گرما هسته ای ناشی می شود. از آنجا که چرخه CNO بسیار حساس به دما است، تولید انرژی به شدت در مرکز ستاره متمرکز می شود که منجر به ایجاد یک منطقه همرفتی در اطراف هسته می شود. این منجر به اختلاط مداوم سوخت هیدروژن با محصول جانبی هلیوم حاصل از همجوشی هسته ای می شود. بسیاری از ستارگان نوع B سرعت چرخش سریعی دارند و سرعت چرخش استوایی آن حدود 200 کیلومتر بر ثانیه است.

مثال‌ها: پای شکارچی، سماک اعزل، the brighter، خوشه پروین

کلاس A

یک ستاره دنباله اصلی نوع (A V) یا  ستاره کوتوله A  یک ستاره دنباله اصلی (هیدروژن سوز) از رده طیفی A و کلاس درخشندگی V است. این ستارگان دارای طیف هایی هستند که توسط خطوط قوی جذبی بالمر هیدروژن تعریف می شوند. جرم آنها از 1.4 تا 2.1 برابر جرم خورشید و دمای سطح بین 7600 تا 11500 کلوین است. نمونه های روشن و نزدیک عبارتند از اطایر (A7 V)، سایروس A (A1 V) و وگا (A0 V).

همچنین این کلاس مربوط به ستارگانی است که آبی متمایل به سفید هستند. در A0 خطوط بسیار قوی هیدروژن دیده می‌شوند، و خطوط فلزات یونیزه هم در آن دیده می‌شود (Fe II، Mg II, Si II)تا A5 یافت می‌شود. Ca II در این نقطه دیده می‌شود.

مثال‌ها: کرکس نشسته، شباهنگ، دنب

کلاس F

یک ستاره دنباله اصلی نوع F مانند (F V) یک ستاره رشته اصلی و هیدروژن سوز از رده طیفی F و کلاس درخشندگی V است. جرم این ستارگان از 1.0 تا 1.4 برابر خورشید و دمای سطح آن بین 6000 تا 7600 کلوین است. این محدوده دما به ستارگان نوع F رنگ زرد-سفید می دهد. از آنجا که ستاره دنباله اصلی به عنوان یک ستاره کوتوله نامیده می شود، این دسته از ستاره ها را می توان کوتوله زرد-سفید نیز نامید. نمونه های معروف عبارتند از Procyon A و Gamma Virginis A and B. و KIC 8462852.

کلاس F ستارگانی قوی‌تر از H و K در خطوط طیفی Ca II دارد. فلزات طبیعی (Fe I، Cr I) نیز در کلاس F فعال می‌شوند. ولی خطوط هیدروژن ضعیف‌تر می‌شوند. رنگ این ستارگان به زرد می‌زند..

مثال‌ها: مو اژدها، سهیل، شعرای شامی.

کلاس G
معروفترین ستاره کلاس G خورشید است که در این تصویر همراه لکه خورشیدی هم دیده می‌شود.

یک ستاره رشته اصلی نوع G (مانند رده طیفی: G-V)، که اغلب (و به نادرست) کوتوله زرد یا ستاره کوتوله G نامیده می شود، یک ستاره رشته اصلی (کلاس درخشندگی V) از رده طیفی G است. چنین ستاره ای دارای حدود 0.8 تا 1.2 جرم خورشید و دمای سطح بین 5300 تا 6000 کلوین است. مانند سایر ستارگان رشته اصلی، یک ستاره رشته اصلی نوع G در حال تبدیل عنصر هیدروژن به هلیوم در هسته خود با استفاده از همجوشی هسته ای است. خورشید، ستاره ای که زمین از نظر گرانشی در سامانه خورشیدی به آن متصل است و جسمی با بزرگترین قدر ظاهری، نمونه ای از یک ستاره رشته اصلی نوع G است. خورشید در هر ثانیه تقریباً 600 میلیون تن هیدروژن را به هلیوم تبدیل می کند و حدود 4 میلیون تن ماده را به انرژی تبدیل می کند. علاوه بر خورشید، نمونه‌های شناخته شده دیگری از ستارگان رشته اصلی نوع G شامل آلفا قنطورس A، تائو سیتی و 51 پگاسی است. اصطلاح کوتوله زرد نام اشتباهی است، زیرا ستارگان نوع G در واقع رنگی از سفید دارند، برای انواع درخشان‌تر مانند خورشید، تا فقط کمی زرد برای ستاره‌های رشته اصلی نوع G کم‌جرم و درخشان. پس خورشید در واقع سفید است، اما در جو زمین به دلیل پراکندگی ریلی جوی زرد به نظر می رسد. بعلاوه، اگرچه از اصطلاح “کوتوله” برای تضاد ستارگان رشته اصلی زرد با ستارگان غول پیکر استفاده می شود، کوتوله های زرد مانند خورشید از 90 درصد ستارگان کهکشان راه شیری (که تا حد زیادی کوتوله های نارنجی، کوتوله های قرمز و بسیار کم نورتر هستند) . کوتوله های سفید که آخرین آنها باقیمانده ستاره ای است. یک ستاره دنباله اصلی نوع G هیدروژن را برای تقریباً 10 میلیارد سال ذوب می کند تا زمانی که در مرکز ستاره تمام شود. وقتی این اتفاق می افتد، ستاره به چندین برابر اندازه قبلی خود منبسط می شود و به یک غول سرخ مانند آلدباران (یا آلفا توری) تبدیل می شود. در نهایت غول سرخ لایه های گاز بیرونی خود را می ریزد، که به یک سحابی سیاره ای تبدیل می شود، در حالی که هسته به سرعت سرد می شود و به یک کوتوله سفید متراکم فشرده می شود.

کلاس G کلاسی است که معروفترین ستاره‌اش خورشید می‌باشد. کلاس G با گروه H and K خطوط طیفی فعال در Ca II داشته که بیشتر در گروه G2 فعال هستند. کلاس G نسبت به کلاس قبلی خطوط هیدروژن ضعیف‌تر و خطوط فلزات قوی تری دارد.

مثال‌ها: خورشید، آلفا قنطورس، بزبان، تاو نهنگ.

کلاس K

یک ستاره رشته اصلی نوع K یا (K V)، که به عنوان کوتوله نارنجی یا کوتوله K نیز شناخته می شود، یک ستاره رشته اصلی (هیدروژن سوز) از نوع طیفی K و کلاس درخشندگی V است. این ستارگان از نظر اندازه بین ستاره های رشته اصلی نوع M قرمز و ستارگان رشته اصلی نوع G زرد رنگ هستند. جرم آنها بین 0.45 تا 0.8 برابر جرم خورشید و دمای سطح بین 3900 تا 5200 کلوین است. نمونه های شناخته شده تر عبارتند از Alpha Centauri B (K1 V) و Epsilon Indi. این ستارگان در جستجوی حیات فرازمینی از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند، زیرا برای مدت بسیار طولانی (15 تا 30 میلیارد سال، در مقایسه با 10 میلیارد سال برای خورشید) روی رشته اصلی ثابت هستند. این ممکن است فرصتی برای تکامل حیات در سیارات شبیه زمین که به دور چنین ستارگانی می چرخند ایجاد کند. ستارگان نوع K همچنین تابش های فرابنفش کمتری (که می تواند به DNA آسیب برساند و در نتیجه ظهور حیات را مختل کند) از ستارگان نوع G مانند خورشید گسیل می کنند. ستارگان رشته اصلی نوع K حدود سه تا چهار برابر ستارگان دنباله اصلی نوع G فراوان هستند و جستجوی سیاره را آسان تر می کند.

بنابر این کلاس K ستارگانی هستند که رنگ زردتری نسبت به خورشید دارند. بعضی از ستارگان این رده غول و ابرغول هستند (مانند سماک رامح) هرچند کلاس K شامل ستارگان رشته اصلی (مانند رجل قنطورس هم می‌شود. از ویژگی‌های این کلاس خطوط هیدروژن قوی و خطوط طیفی فلزات (Mn I, Fe I, Si I) قوی می‌باشد. در اواخر کلاس K، خطوط اکسید تیتانیوم نیز دیده می‌شود.

مثال‌ها: آلفا قنظورس B، اپسیلون جوی، نگهبان شمال، الدبران.

کلاس M

کوتوله قرمز یک ستاره کوچک و نسبتا سرد در رشته اصلی است، از نوع طیفی اواخر K یا M می باشد. جرم کوتوله‌های قرمز از 0.075  تا حدود 0.50 جرم خورشیدی (M☉)و دمای سطحی آن‌ها کمتر از 4000 کلوین است. کوتوله‌های قرمز تقریباً رایج‌ترین نوع ستاره در کهکشان راه شیری هستند. در همسایگی خورشید، اما به دلیل درخشندگی کم، کوتوله های قرمز تکی را نمی توان به راحتی مشاهده کرد. از زمین، هیچ یک با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نیستند. پروکسیما قنطورس، نزدیکترین ستاره به خورشید، یک کوتوله قرمز (نوع M5، قدر ظاهری 11.05) است، مانند بیست ستاره از سی ستاره نزدیک بعدی. بر اساس برخی تخمین ها، کوتوله های قرمز سه چهارم ستارگان کهکشان راه شیری را تشکیل می دهند. مدل‌های ستاره‌ای نشان می‌دهند که کوتوله‌های قرمز کمتر از ۰٫۳۵ M☉ کاملاً همرفتی هستند. از این رو هلیوم تولید شده توسط گرما همجوشی هسته ای هیدروژن به طور مداوم در سراسر ستاره مخلوط می شود و از تجمع در هسته جلوگیری می کند. بنابراین، کوتوله‌های قرمز بسیار آهسته رشد می‌کنند و از نظر تئوری، تا زمانی که سوخت آن‌ها تمام شود، درخشندگی و نوع طیفی ثابتی دارند. به دلیل سن نسبتاً کوتاه جهان، هیچ کوتوله قرمزی در مراحل تکاملی پیشرفته وجود ندارد.

کلاس M آخرین گروه از ستارگان است. حدود ۷۶ درصد ستارگان رشته اصلی غول قرمز هستند (۷۸٫۶٪ اگر همهٔ ستارگان را حساب کنیم: به یادداشت نگاه کنید،مانند پروکسیما قنطورس.

مثال‌ها: یدالجوزا (ابرغول).
مثال‌ها: پروکسیما قنطورس، ستاره بارنارد، گلیز ۵۸۱ (کوتوله قرمز).

ویرایش: مهندس کیوان صانعی

سرچشمه ها:
http://solarchat.natca.net

https://www.astro4edu.org/media/

The Periodic Table of Light

http://wps.prenhall.com
https://en.wikipedia.org/wiki/O-type_star
https://www.google.com/imgres?imgurl=https%3A%2F%2Fecdn.teacherspayteachers.com%2Fthumbitem%2FHertzsprung-Russell-HR-Diagram-Interactive-Draggable-Science-Model-6646230-1639384179%2Foriginal-6646230-2.jpg&tbnid=7fTF0M50uR5eTM&vet=10CBUQxiAoAmoXChMI0Jicqbaf_wIVAAAAAB0AAAAAEBs..i&imgrefurl=https%3A%2F%2Fwww.teacherspayteachers.com%2FProduct%2FHertzsprung-Russell-HR-Diagram-Interactive-Draggable-Science-Model-6646230&docid=VFxpnsjxeMCM8M&w=346&h=350&itg=1&q=stars%20classification%20h-r%20diagram&hl=en&client=firefox-b-d&ved=0CBUQxiAoAmoXChMI0Jicqbaf_wIVAAAAAB0AAAAAEBs#imgrc=7fTF0M50uR5eTM&imgdii=FZ7vB4OblWvtaM

https://www.space.fm/astronomy/starsgalaxies/hrdiagram.html

https://wiki.ed-board.net/en/stellar/

https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Space_for_you/Massive_sunspot_faces_Earth

پاورپوینت طبقه بندی ستارگان

دیگر مطالب مرتبط با طیف نگاری
برای سهولت در بازبینی وب سایت شیمی کیمیکال و ده ها وب سایت شیمی ایرانی و خارجی دیگر و شبکه های اجتماعی مرتبط و همچنین سهولت در به اشتراک گذاری مطالب آن ها اپلیکیشن رایگان کیمیکال پلاس را نصب کنید.