恆星和宇宙 恆星的光度和分類
本章內容 以黑體輻射(blackbody radiation)曲線描述恆星的表面溫度對它的顏色和光度(luminosity)的影響 認識在恆星光譜(spectra)中存在著光譜線(spectral lines) 恆星的主要光譜型(spectral classes): O B A F G K M 並連繫其與恆星的表面溫度
光 的 性 質 電磁光譜是由不同波長的電磁波組成，包括可見光、紅外線、無線電波等等
電 磁 波 的 傳 播 速 度 (c) 、 波 長 和 頻 率 的 關 係 光 的 顏 色 是 由 光 的 頻 率 所 決 定 電 磁 波 的 能 量 與 其頻 率 成 正 比 、 與 波長 成 反 比
黑體曲線(blackbody curves) 所有物體能散發電磁輻射 在各個波長散發輻射的數量決定物體的溫度 熱的物體散發短波長的光 當溫度上升，物件會首先燒得通紅，發出紅光，然後是黃光、白光，最後是藍光
黑體曲線(blackbody curves) 曲線的峰頂(強度)所在的波長決定了該物體的顏色 峰頂對熱的物體其波長是更短的(更加藍色的) 峰頂對涼快的物體其波長是更長的(更加紅色的) 從星體的顏色可知它的溫度
黑體曲線(blackbody curves)
恆星的光譜線(spectral lines) 恆 星 的 光 譜 中 ， 有 大 量 的 吸 收 線(absorption lines) 或 發 射 線(emission lines)
恆星的吸收 / 發射光譜線 (absorption / emission spectral lines) 由 於 低 壓 原 子 會 吸 收 或 發 射 特 定 頻 率 的 光 線 若 有 譜 線 為 連 續 的 光 通 過 這 些 原 子 ( 例 如 恆 星 的 表 面 大 氣 ) 原 子 便 會 吸 收 了 特 定 頻 率 的 光 線 形 成 在 光 譜 中 有 吸 收 線 的 現 象 若 這 些 低 壓 原 子 發 射 光 線 ， 便 會 成 為 發 射 線
恆星的光譜線 (spectral lines) 不 同 的 物 質 會 有 不 同 的 吸 收 或 發 射 線 小 心 分 析 恆 星 光 譜 中 的 吸 收 線 對 比 在 地 球 物 質 的 光 譜 便 可 以 找 出 恆 星 表 面 的 物 質 成 分
顏 色 與 光 譜 不 同 的 恆 星 有 不 同 的 顏 色 知 道 恆 星 的 光 譜 便 能 更 準 確 描 述 一 顆 恆 色 的 顏 色
星光在不同顏色波長的光波強度圖
顏 色 與 光 譜 光 譜 的 峰 值 位 置 顯 示 了 恆 星 看 起 來 的 顏 色 如 峰 值 在 紅 光 位 置 ， 那 麼 那 顆 星 看 來 便 是 紅 色 的 若 光 譜 曲 線 非 常 平 坦 ， 那 麼 恆 星 看 來 便 是 白 色 的
恆星的主要光譜型(spectral classes) 恆星分類是將恆星依照光球溫度分門別類 透過光譜的吸收譜線來分類 檢視光譜中被吸收的譜線 可以確定恆星的溫度 稱為摩根-肯那光譜分類法 依據恆星的溫度由高至低排序(質量、半徑和亮度皆與太陽比較)
摩根-肯那光譜分類法 類型 恆星的溫度 特性 O B A F G K M >25,000K 游離的氦光譜，氫的譜線不明顯 氦原子譜線呈現中性，氫譜線明顯 A 7,500-11,000K 光譜以氫原子的譜線最強烈 F 6,000-7,500K 有離子化的金屬譜線，氫譜線轉弱 G 5,000-6,000K 有游離的金屬、鈣譜線及部份的金屬譜線，氫原子的譜線更為微弱 K 3,500-5,000K 主要為中性金屬譜線 M < 3,500K 有金屬、分子及氧化物的譜線，氧化銻(TiO)的譜線成為最主要的譜線
Oh Be A Fine Girl Kiss Me 摩根-肯那光譜分類法 O – blue B – blue white A – white F – yellowish white G – yellow K – orange M – red
摩根-肯那光譜分類法 太陽為G等星