Astronomía

Tipos espectrales solares y estrellas enanas

Tipos espectrales solares y estrellas enanas


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En la siguiente página,

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

Menciona a Main, Giants y SuperGiants.

Sin embargo, para las estrellas enanas (por ejemplo, D, Sd), ¿aplico la secuencia principal al tipo solar?

Para otros tipos, IV, II, ¿aplico la secuencia principal / subgigante / gigante al tipo?

Si observa la página web vinculada, verá que menciona Tipos (V, III, I) pero, por ejemplo, ¿dónde encajaría Procyon (F5IV-V), Sargas (F1II) o debería haber una tabla diferente para los tipos IV? II?

¿Los grupos (D, sd, IV, m II) tendrían una tabla diferente? Rigil Kentaurus (G2V) encajaría perfectamente en la secuencia principal.


El sistema moderno de clasificación estelar es bidimensional, con un eje que transmite la clase espectral y el otro la clase de luminosidad. Los tipos espectrales son los siguientes:

  • Tipo O, "azul", $ geq 30000 $ $ mathrm {K} $
  • Tipo B, "azul-blanco", $ 10000-30000 $ $ mathrm {K} $
  • Tipo A, "blanco", $ 7500-10000 $ $ mathrm {K} $
  • Tipo F, "amarillo-blanco", $ 6000-7500 $ $ mathrm {K} $
  • Tipo G, "amarillo", $ 5200-6000 $ $ mathrm {K} $
  • Tipo K, "naranja", $ 3700-5200 $ $ mathrm {K} $
  • Tipo M, "rojo", $ 2400-3700 $ mathrm {K} $

También hay algunos tipos espectrales extendidos, que incluyen D para enanas blancas, C para estrellas de carbono y varios más para dibujos marrones. Los anteriores son los predominantes.

El eje de magnitud consta de las siguientes agrupaciones:

  • Tipo 0, "hipergigantes"
  • I-type, "supergigantes"
  • Tipo II, "gigantes brillantes"
  • Tipo III, "gigantes"
  • Tipo IV, "subgigantes"
  • Tipo V, "enanos" (estas son las estrellas de la secuencia principal)
  • Tipo VI, "subenanas"
  • Tipo VII, "enanas blancas"

Cuando se utilizan estos sistemas, se combina una clase espectral con un número que va de 0 a 9 que simboliza la ubicación entre clases espectrales adyacentes, y luego se agrega la clase de luminosidad.

Por ejemplo, el Sol es una estrella de tipo G2V. Esto significa que es una estrella de tipo G en la secuencia principal. Entonces, informalmente, también podría denominarse una "enana amarilla".

El sistema es más complejo que esto y hay muchos sufijos y otros símbolos adicionales para explicar mejor los matices de las estrellas individuales. Sin embargo, esto cubre los conceptos básicos bastante bien.


Tipos espectrales solares y estrellas enanas - Astronomía

La relación entre la masa y la clase espectral para las estrellas de la secuencia principal nunca se ha obtenido para enanas más frías que M6. Actualmente, se desconoce la verdadera naturaleza de los objetos clasificados como M7, M8, M9 o posteriores (ya sean estelares o subestelares). En este artículo, los tipos espectrales para los componentes en cinco sistemas binarios de baja masa se estiman en base a mediciones de moteado infrarrojo, fotometría roja / infrarroja y datos de paralaje publicados anteriormente, junto con espectros compuestos de alta señal / ruido recientemente adquiridos de los sistemas y relaciones de diferencias de magnitud revisadas para M enanas. Para dos de estos binarios, el secundario tiene una masa más pequeña (menos de 0.09 masa solar) que cualquier objeto que tenga una masa medida dinámicamente y un tipo espectral conocido, extendiendo así la relación clase / masa espectral a masas más bajas de lo que antes era posible. Los datos de los componentes de masa más alta (0.09 masa solar menor que M menor que 0.40 masa solar) son consistentes con los resultados anteriores de los dos objetos de menor masa, aunque tienen errores de masa que podrían colocarlos a ambos lados de la división enana M / enana marrón. línea (la masa es aproximadamente 0.08 masa solar) - se encuentra que tienen tipos espectrales no más fríos que M6.5 V.Una extrapolación de la relación espectral de clase / masa actualizada al límite de combustión de hidrógeno sugiere que los objetos de tipo M7 y posteriores pueden ser subestelar. La confirmación directa de esto aguarda el descubrimiento de un binario cercano, de tipo muy tardío, para el que se puedan medir masas dinámicas.


Las "huellas dactilares" de las estrellas

La mejor herramienta que tenemos para estudiar la luz de una estrella es el espectro de la estrella. Un espectro (el plural es "espectros") de una estrella es como la huella digital de la estrella. Al igual que cada persona tiene huellas dactilares únicas, cada estrella tiene un espectro único. Los espectros se pueden usar para distinguir dos estrellas, pero los espectros también pueden mostrar lo que dos estrellas tienen en común.

El espectro de una estrella es similar al espectro de colores que ves en los arcoíris. Las estrellas emiten luz en una gama de colores diferentes. El espectro de luz visible, el espectro que ve en un arco iris, se muestra a continuación.

La longitud de onda de la luz determina su color. La longitud de onda en el espectro anterior se mide en unidades llamadas Angstroms 1 Angstrom = o 0.0000000001, o 1 x 10 -10, metros.

Las estrellas no emiten la misma cantidad de luz en todas las longitudes de onda. Si hiciera un gráfico de arco iris como el de arriba para una estrella, algunas partes del gráfico serían mucho más brillantes que otras. Los científicos usaron gráficos de arco iris durante muchos años, pero en los últimos 20 años, han comenzado a usar un gráfico x-y para mostrar el espectro de una estrella. El eje x muestra la longitud de onda de la luz. El eje y muestra qué tan brillante es la luz en esa longitud de onda. Hoy en día, cuando los científicos dicen "espectro", por lo general se refieren a esta gráfica x-y.

Un espectro típico de una estrella tiene muchos picos y valles. Puede ver el espectro de una estrella típica a continuación.

Haga clic en la imagen para verla a tamaño completo

Muchos de estos picos y valles tienen etiquetas. Puede reconocer algunas de estas etiquetas como símbolos de elementos químicos. Cada estrella tiene un conjunto diferente de picos y valles que se pueden usar para dividir las estrellas en diferentes "tipos espectrales".

Los tipos espectrales que usan los astrónomos vienen dados por las letras O, B, A, F, G, K, M (y hay algunos tipos espectrales nuevos que se han agregado en los últimos años. ¡Más sobre estos más adelante!). ejemplo, nuestro sol es una estrella de tipo G.

Antes de descubrir qué significan estas letras, intente desarrollar su propio sistema para clasificar estrellas en función de sus espectros.


Ilustración de la enana marrón cercana

Las observaciones de una enana marrón cercana sugieren que tiene una atmósfera moteada con nubes dispersas y misteriosas manchas oscuras que recuerdan a la Gran Mancha Roja de Júpiter, como se muestra en el concepto de este artista. El objeto nómada, llamado 2MASS J22081363 + 2921215, se asemeja a una calabaza de Halloween tallada, con luz que se escapa de su interior caliente. Las enanas marrones son más masivas que los planetas, pero demasiado pequeñas para sostener la fusión nuclear, que alimenta las estrellas.

Aunque solo se encuentra a unos 115 años luz de distancia, la enana marrón está demasiado distante para fotografiar cualquier característica. En su lugar, los investigadores utilizaron el espectrógrafo de objetos múltiples para la exploración infrarroja (MOSFIRE) en el Observatorio W. M. Keck en Hawai para estudiar los colores y las variaciones de brillo de la estructura de nubes de capa de torta de la enana marrón, como se ve en la luz del infrarrojo cercano. MOSFIRE también recopiló las huellas dactilares espectrales de varios elementos químicos contenidos en las nubes y cómo cambian con el tiempo.

OBRA: NASA, ESA, STScI, Leah & # 32 Hustak & # 32 (STScI)

El telescopio espacial Hubble de la NASA es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA. El Instituto Científico del Telescopio Espacial AURA & rsquos en Baltimore, Maryland, lleva a cabo las operaciones científicas del Hubble.


Contenido

El sistema Yerkes Atlas revisado (Johnson & amp Morgan 1953) [11] enumeró 11 estrellas estándar espectrales enanas de tipo G, sin embargo, no todas han sobrevivido hasta el día de hoy como estándares.

Los "puntos de anclaje" del sistema de clasificación espectral MK entre las estrellas enanas de secuencia principal de tipo G, es decir, aquellas estrellas estándar que han permanecido sin cambios durante años, son beta CVn (G0V), el Sol (G2V), Kappa1 Ceti (G5V ), 61 Ursae Majoris (G8V). [12] Otras estrellas estándar MK primarias incluyen HD 115043 (G1V) y 16 Cygni B (G3V). [13] Las opciones de estándares enanos G4 y G6 han cambiado ligeramente a lo largo de los años entre los clasificadores expertos, pero los ejemplos más utilizados incluyen 70 Virginis (G4V) y 82 Eridani (G6V). Todavía no existen estándares G7V y G9V generalmente acordados.


Tipos de estrellas

Estrella de Lázaro

Un remanente de supernova que, en lugar de ser forzado hacia adentro en modo estrella de neutrones, sobrevive como una estrella normal. Después de la expansión a la fase de gigante roja, las estrellas Lazarus colapsan y experimentan una supernova por segunda vez.

Estrella neutrón

Suele ser de tipo B-0 y mide solo unos pocos kilómetros de diámetro. Una de las primeras estrellas de la secuencia principal que ha completado los procesos de combustión nuclear a menudo explota. La fuerza reactiva de la explosión y la autogravitación de la estrella expulsan electrones de capa (como en una enana blanca) y positrones nucleares. Esto deja un núcleo de neutroneo, posiblemente cubierto por una capa delgada de materia degenerada.

Población I

Las estrellas son estrellas viejas muy por debajo de la secuencia principal (estrellas de clase F, G, K y M) y cortas en elementos más pesados. Los sistemas planetarios que acompañan a las estrellas de Población I consisten principalmente en gigantes gaseosos sin satélites acompañantes.

Población 2

Las estrellas son estrellas más jóvenes que muestran rastros de elementos más pesados, hidrógeno y helio. Los sistemas planetarios que acompañan a las estrellas de la Población 2 incluyen gigantes gaseosos, mundos pedregosos, satélites compañeros y conchas de planetoides y cometas.

Estrella gigante roja

La fase de gigante roja es común en la evolución de muchas estrellas menos masivas. Cuando el hidrógeno del núcleo se agota, el colapso gravitacional enciende la capa de hidrógeno que se quema fuera del núcleo. La envoltura de la estrella se expande mucho más allá del límite de la fotosfera. La atmósfera de la estrella es relativamente fresca.

Estrella fugitiva

Una estrella con una velocidad significativamente diferente a la de sus estrellas vecinas.

Supernova

Cuando una estrella joven masiva agota su núcleo de hidrógeno, sufre un colapso gravitacional de segunda etapa. El aumento resultante de la temperatura central conduce a una combustión nuclear descontrolada de helio, carbono, nitrógeno y una explosión que lanza la capa exterior de la estrella al espacio. Las explosiones de supernovas son la principal fuente de metales y otros elementos galácticos.

Estrella T Tauri

Una manifestación de una estrella en formación que sufre una combustión nuclear inicial.


Picos y valles espectrales

Si la radiación térmica fuera la única fuente de luz de una estrella, el espectro de la estrella sería una bonita curva suave. Sin embargo, los espectros reales observados de las estrellas tienen una serie de picos y valles como se muestra en el espectro a continuación, lo que significa que parte de su luz proviene de radiación & # 8220 no térmica & # 8221 & # 8211 luz emitida o absorbida por un proceso que no sea empujones aleatorios. de átomos. En la siguiente sección, aprenderá qué es este proceso.

El espectro a continuación, de la base de datos espectral SDSS, es un ejemplo típico del espectro de una estrella:

Muchos de estos picos y valles tienen etiquetas. Puede reconocer algunas de estas etiquetas como símbolos de elementos químicos.

Cada estrella tiene un patrón único de picos y valles, y estos patrones se pueden agrupar en & # 8220 tipos espectrales & # 8221 de estrellas. Los tipos espectrales tradicionales se indican con las letras O, B, A, F, G, K, M (¡y se han agregado algunos tipos espectrales nuevos en los últimos años y más en los siguientes!)

Antes de descubrir qué significan estas letras, intente desarrollar su propio sistema para clasificar estrellas en función de sus espectros.


Tipos espectrales

Utilizando la técnica de la espectroscopia, las estrellas pueden clasificarse por su color (o temperatura) en una serie de letras que denotan su tipo espectral. Las estrellas más calientes se indican con la letra O, con la secuencia progresando a través de B, A, F, G, K hasta las estrellas M más frías (ver Figura 1). Las propiedades y ejemplos de cada tipo espectral se enumeran a continuación. Cada tipo espectral se divide aún más por los números del 0 al 9, de modo que una estrella B0 es más azul (y por lo tanto más caliente) que una estrella B9, que a su vez, es ligeramente más azul que una estrella A0.

Figura 1: Una comparación de los espectros de diferentes clases estelares, de izquierda a derecha (400 a 700 nanómetros 4000 a 7000 Angstroms). Se muestran trece clasificaciones estelares normales seguidas en la parte inferior por tres clasificaciones más especializadas. Las líneas de absorción pueden verse como bandas verticales oscuras.
Crédito: NOAO / AURA / NSF
  • Estrellas tipo O tienen temperaturas superficiales entre 30.000 y 40.000 K. Usando la Ley de Wien, vemos que estas estrellas tienen una longitud de onda máxima de emisión en la parte ultravioleta del espectro electromagnético. En promedio, 1 de cada 3 millones de estrellas es una estrella de tipo O. La estrella oriental (de Europa, la más a la izquierda) en el cinturón de Orión, Alnitak, está clasificada como de tipo espectral O9.5.
  • Estrellas tipo B tienen temperaturas superficiales entre 10.000 y 30.000 K. En promedio, alrededor de 1 de cada 800 estrellas son estrellas de tipo B. Rigel, la estrella más brillante y azul de Orión es de tipo espectral B8.
  • Estrellas tipo A tienen temperaturas superficiales entre 7.500 y 10.000 K. En promedio, alrededor de 1 de cada 160 estrellas son estrellas de tipo A. Vega, la estrella más brillante de Lyra es de tipo espectral A0. Cuando se toman los espectros, son las estrellas de tipo A las que muestran las líneas de hidrógeno más fuertes, sin embargo, esto es más una indicación de la temperatura de la estrella que de la abundancia de hidrógeno (que generalmente es del 70 al 80% de la masa total de una estrella en todos los puntos principales). estrellas de secuencia).
  • Estrellas tipo F tienen temperaturas superficiales entre 6.000 y 7.500 K. En promedio, 1 de cada 30 estrellas son estrellas de tipo F. Procyon, la estrella más brillante de Canis Major es de tipo espectral F5.
  • GRAMO-tipo de estrellas tienen temperaturas superficiales entre 5.200 y 6.000 K. En promedio, 1 de cada 12 estrellas son estrellas de tipo G. Nuestro Sol es de tipo espectral G2.
  • K-tipo de estrellas tienen temperaturas superficiales entre 3.700 y 5.200 K. En promedio, 1 de cada 8 estrellas son estrellas de tipo K. Pollux, la más baja de las dos estrellas brillantes en Géminis, es de tipo espectral K0.


Obtenga más información sobre la técnica de la espectroscopia.

Lea más sobre la Ley de Wien y cómo se relaciona con el espectro electromagnético.


Espectros de absorción de las estrellas

La luz que se mueve hacia afuera a través del sol es lo que los astrónomos llaman espectro continuo, ya que las regiones interiores del sol tienen alta densidad. Sin embargo, cuando la luz alcanza la región de baja densidad de la atmósfera solar llamada cromosfera, se absorben algunos colores de luz. Esto ocurre porque la cromosfera es lo suficientemente fría como para que los electrones se unan a los núcleos allí. Por lo tanto, los colores de la luz cuya energía corresponde a la diferencia de energía entre los niveles permitidos de energía de los electrones son absorbidos (y luego reemitidos en direcciones aleatorias). Por lo tanto, cuando los astrónomos toman espectros del sol y otras estrellas, ven un espectro de absorción debido a la absorción de la cromosfera.


Picos y valles espectrales

Si la radiación térmica fuera la única fuente de luz de una estrella, el espectro de la estrella sería una bonita curva suave. Sin embargo, los espectros reales observados de las estrellas tienen una serie de picos y valles como se muestra en el espectro a continuación, lo que significa que parte de su luz proviene de radiación "no térmica": luz emitida o absorbida por un proceso diferente al empuje aleatorio de átomos. En la siguiente sección, aprenderá qué es este proceso.

El espectro a continuación, de la base de datos espectral SDSS, es un ejemplo típico del espectro de una estrella:

Haga clic en la imagen para verla a tamaño completo

Muchos de estos picos y valles tienen etiquetas. Puede reconocer algunas de estas etiquetas como símbolos de elementos químicos.

Cada estrella tiene un patrón único de picos y valles, y estos patrones pueden agruparse en "tipos espectrales" de estrellas. Los tipos espectrales tradicionales se indican con las letras O, B, A, F, G, K, M (y en los últimos años se han agregado algunos tipos espectrales nuevos. ¡Más sobre estos más adelante!)

Antes de descubrir qué significan estas letras, intente desarrollar su propio sistema para clasificar estrellas en función de sus espectros.