A csillagok osztályozása
Csillagok osztályozásaKépzeljük el, hogy az 1900-as évek elején élő csillagászok vagyunk. Még nem dolgozták ki az OBAFGKM színképosztályozási rendszert. Egyike vagyunk az első csillagászoknak, akik valaha is megvizsgálták a csillagok színképét. A mi feladatunk kidolgozni egy rendszert, amely segítségével osztályozhatjuk őket. Az alábbi táblázat tartalmazza az első csillagokat, amelyeket osztályozni szeretnél. Az SDSS-ben szereplő spektrumok a Plate és a Fiber számok alapján vannak rendezve. Az alábbi Fiber számokra kattintva elindul az Object Explorer az egyes csillagokra. Ha rákattintasz egy számra, az eszköz megjelenik egy új ablakban, majd másik számokra kattintva ugyanabban az ablakban a másik csillaghoz tartozó bejegyzés jelenik meg. Ha betöltöttél egy csillagot az Object Explorerbe, a baloldali keretben szkrollozz le és kattints a "Spektrum" gombra. Egy teljes méretű képet fogsz kapni a csillag spektrumáról. A "Print Image"-re kattintva kinyomtathatod a spektrumot.
Nézd meg a 14 csillag színképét, és oszd őket több csoportra. A csoportok száma nincs előre meghatározva, és az sem szükségszerű, hogy az egyes csoportok ugyanannyi csillagot tartalmazzanak (hiszen nem minden típusú csillag egyformán gyakori). Ha olyan spektrumot találsz, amely semmiben sem hasonlít egyik másikra sem, egy egyelemű csoport is megfelelő (másfelől 16 egyelemű csoport aligha bizonyul túl hasznosnak!). Most keressetek egy másik csapatot, és hasonlítsátok össze az ő klasszifikációs rendszerüket a sajátotokkal!
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
Hőmérséklet és szín
Keressük meg, mi okozza a csillagok spektrumában a völgyeket és csúcsokat.
|
A lejátszáshozz kattints az animációra. |
Ha a tűzhelyen bekapcsoljuk a gázt, a fém hamarosan átforrósodik és világítani kezd. Azért bocsájt ki fényt, mert nagyon meleg. A látható fényének nagy részét a spektrum vörös tartományában bocsájtja ki, ezért látjuk vörösen izzani. Valójában a kibocsájtott fény többsége az infravörös tartományba esik, amely szemmel nem látható. Mégis, ha egy forró tárgy fölé tartjuk a kezünket, érezzük az infravörös sugárzást - hő formájában. Ahogyan a lap melegszik, egyre fényesebben világít, és a színe is megváltozik: először narancs, majd sárga, végül kék lesz. A jobb oldalon látható animáció azt mutatja, hogyan változik a lap színe, ahogyan melegszik.
A csillagok talán forróbbak, de ők is a hőmérsékletük miatt bocsájtanak ki fényt. Ahogy a tűzhely, a csillagok is egy adott színtartományban bocsájtják ki a fény nagy részét, és ez a szín a hőmérséklettől függ. Ha jól megnézzük az éjszakai ég csillagait, észrevehető, hogy nem mind egyforma színű. Látcsővel vagy teleszkóppal nézve csodálatos látványt nyújtanak.
Abszorpciós vonalak
|
A hidrogénfelhő elnyeli a vörös fény egy részét, ez okozza a spektrum bal oldalán a völgyet. |
Mindazonáltal nem minden fény jut el hozzánk, amit a csillagok kibocsájtanak. A fény egy része elnyelődik a csillag légkörében. Figyeljük meg a jobb oldalon látható animációt. A csillag belső rétegei a különböző mennyiségben, de a szivárvány minden színében bocsájtanak ki fényt. Ahogy a fény áthalad a csillag külső rétegein, a hidrogén elnyeli a vörös színű fény egy részét. Mivel a vörös fény elnyelődik, nem minden fény jut el hozzánk a Földre, amint a bal oldalon látható. A csillag spektrumában a vörös tartományban egy völgy helyezkedik el. Ez az oka az előző feladat spektrumain látott völgyeknek.
A hidrogén csak akkor fogja elnyelni a fényt, ha a csillag pont megfelelő hőmérsékletű. Ha a csillag túl forró vagy hűvös, a hidrogén nem nyeli el a fényt.
Néha a csillagok hidrogénfelhője nemcsak elnyeli a fényt, de ki is bocsájt fényt. Amikor fényt bocsájt ki a felhő, az ugyanolyan színű, mint amit elnyel. Ha a felhő több fényt bocsájt ki, mint elnyel, akkor a spektrumon völgy helyett csúcs látható. Ezek a csúcsok az emissziós csúcsok, mivel a felhő fényt bocsájt ki, emittál. Az emissziós vonalak is függnek a csillag hőmérsékletétől, csak megfelelő hőmérsékletű csillagnál jelennek meg.
Ha olyan felhőt figyelünk meg, amely nem mutat abszorpciós vagy emissziós vonalakat, hogyan dönthetjük el, hogy forró-e vagy hűvös? Egy kizárólag hidrogénből álló felhőnél nem tudnánk eldönteni. A valódi csillagok azonban a hidrogénen kívül sok más kémiai elemet is tartalmaznak, ezért a többi elem abszorpciós és emissziós vonalát is vizsgálhatjuk.
Valódi csillagok abszorpciós vonalai
A legtöbb kémiai elem egy adott hőmérsékleten fog fényt abszorbálni vagy kibocsájtani, ezen a hőmérsékleten lesznek a legerősebb abszorpciós illetve emissziós vonalai. A csillagok spektrumában látható színképvonalak tehát hőmérőként szolgálnak. Van olyan vegyület, például a titán-oxid, amely csak a leghidegebb csillagok spektrumában figyelhető meg. Mások, például a hélium, csak a legforróbb csillagokban láthatóak.
A színképtípusok sora (OBAFGKM) egyben egy hőmérsékleti skála is, ahol az O jelenti a legforróbb csillagokat, az M pedig a leghidegebbeket.
Néhány angol nyelvű mondóka, melyek segítenek megjegyezni a színképtípusok sorrendjét:
Az alábbi táblázat az egyes csillagokhoz tartozó jellemző abszorpciós és emissziós vonalak közül mutat be néhányat.
|
Színképtípus |
Hőmérséklet (Kelvin) |
Színképvonalak |
|
O |
28,000 - 50,000 |
Ionizált hélium |
|
B |
10,000 - 28,000 |
Hélium és némi hidrogén |
|
A |
7500 - 10,000 |
Erős hidrogén vonalak, néhány ionizált fém |
|
F |
6000 - 7500 |
Hidrogén, ionizált kalcium (a spektrumon H és K jelöli) és vas |
|
G |
5000 - 6000 |
Semleges és ionizált fémek, különösen kalcium; erős G sáv |
|
K |
3500 - 5000 |
Semleges fémek, nátrium |
|
M |
2500 - 3500 |
Erős titán-oxid, nagyon erős nátrium |
Ha nem tudod, hol helyezkednek el mindezeknek az elemeknek az emissziós vonalai, az alábbi táblázatban felsoroltunk néhányat a gyakoriak közül, és nagyjábóli elhelyezkedésüket az elektromágneses spektrumon.
|
Színképvonalak |
Hullámhosszak (Angström) |
|
Ha, Hb, Hg |
6600, 4800, 4350 |
|
Ionizált kalcium H és K vonalak |
3800 - 4000 |
|
Titán-oxid |
rengeteg vonal a 4900 - 5200, 5400 - 5700, 6200 - 6300, 6700 - 6900 szakaszokon |
|
G sáv |
4250 |
|
Nátrium |
5800 |
|
Hélium (semleges) |
4200 |
|
Hélium (ionizált) |
4400 |
Ha érdekel, hol találod meg az összes vonalat, amit az SDSS szoftver használ, ebben a táblázatban megtalálod őket.
Most vess egy pillantást erre a spektrumra, amit korábban is láttál:
 |
|
A teljes mérethez kattints a képre |
sillagok színképtípusának azonosítása
 |
Nos, mit gondolsz, milyen típusú csillag volt? A csillag rendelkezett az összes hidrogénvonallal, ami a B, A és F típusokra szűkíti lehetőségeinket. Csakhogy szerepeltek héliumvonalak is, ez tehát kizárja a B típust. A csillagban volt ionizált kalcium (a H és K vonalak), amelyek jellemzőek az F típusú csillagokra. Tehát a csillag egy F típusú csillag. Az általad azonosított spektrumú csillag a jobb oldalon látható. (A képen két csillag látható, az általad azonosított a nagyobbnak látszó, baloldalt alul.)
Amint láthatod, a színképtípusok azonosítása olyan, mint egy logikai feladvány.
Most rajtad a sor, hogy magad próbáld meg a csillagok színképtípusait azonosítani.
Egyéb színképtípusok
Az eddig használt színképtípusokat (OBAFGKM) a XX. század elején fejlesztették ki. Az utóbbi tíz évben megjelent a távcsöveknek egy új generációja. Ezek közé tartozik a Hubble Űrtávcső, a hatalmas Keck teleszkópok Hawaii szigetén, a Gemini North és a Gemini South, a Very Large Telescope Chilében, a Subaru teleszkóp, és sok másik. Az ezekben a távcsövekben használt CCD kamerák érzékenységében is drámai fejlődés ment végbe. Ezek az eredmények lehetővé tették a csillagászoknak, hogy új típusú csillagokat fedezzenek fel, amelyek nem illenek a hagyományos színképtípusok egyikébe sem.
A C típusú, vagy széncsillagok szokatlanul gazdagok szénben. Távcsövön keresztül gyönyörű, mélyvörös színük van. Azért tűnnek vörösnek, mert felszínükön a számos szénvegyület a fényük kék részét nagyrészt elnyeli. Az alábbi kép egy az SDSS által talált C típusú csillag spektrumát mutatja.
 |
|
A teljes mérethez kattints a képre |
Az L és T típusú csillagok hidegebbek, kisebbek és halványabbak, mint az M típusú csillagok. Általában nagyon halványak és nehéz megtalálni őket, és nehéz felvenni a spektrumukat.
A W típusú, vagy Wolf-Rayet csillagok olyan forróak, mint az O típusúak, de erős emissziós vonalaik vannak, a csillagot körülvevő gázfelhők miatt.
Az S típusú csillagok nagyon ritkák. Hasonlóak az M típusúakhoz, kivéve abban, hogy a titán-oxid helyett cirkónium-oxid és lantán-oxid szerepel.
A legtöbb csillag, amit megfigyelünk, a hagyományos színképtípusok valamelyikébe tartozik. Néha mégis belefuthatunk az itt felsorolt szokatlan típusok valamelyikébe. Minden csillag spektruma egyedi, akárcsak az emberi ujjlenyomat. Ha egy csillag közel van két típus határához, nehéz lehet a spektrumra ránézve klasszifikálni.
Az Object Explorer és a Plate Böngésző eszközökkel csillagok ezreinek spektrumához férhetsz hozzá. A SkyServer adatbázis némelyik csillaga nem illeszthető könnyedén egyik színképtípusba sem.Otthoni projektek
A SkyServer SQL Keresés eszközével is találhatsz bizonyos színképvonalakkal rendelkező, vagy az ég adott részén elhelyezkedő csillagokat. Erről többet találsz az interaktív Adatkeresés leírásban.
Mostanra képes vagy a színképtípusok használatával végrehajtani egy aktuális csillagászati kutatómunkát. Itt következik néhány lehetséges, egyedül végigcsinálható projekt. Próbáld meg ezek valamelyikét megcsinálni, vagy eszelj ki egy másik kérdést, amire a csillagok színképtípusba sorolásával szeretnél választ kapni.
forrás: https://skyserver.sdss.org/dr2/hu/proj/basic/spectraltypes/followup.asp