Ω, γίνε καλό κορίτσι, φίλησέ με

Posted on 04/08/2012

1


… Oh, Be A Fine Girl, Kiss Me

Με την παραπάνω φράση μια γενιά φοιτητών απομνημόνευαν στο μάθημα της Αστρονομίας τους φασματικούς τύπους των αστέρων κατά σειρά ελαττούμενης ενεργού θερμοκρασίας:

Ο Β Α F G K M (Oh, Be A Fine Girl, Kiss Me)

Η βασική ιδέα πίσω από την φασματική ταξινόμηση των άστρων είναι πως, για δεδομένη χημική σύνθεση, η διάταξη των γραμμών απορρόφησης που σχηματίζονται στη φωτόσφαιρα του άστρου, εξαρτάται από τις φωτοσφαιρικές θερμοκρασίες και πιέσεις. Πράγματι, είναι μεγάλη η ποικιλία των αστρικών φασμάτων που παρατηρούνται. Η μεγάλη ποικιλία προκύπτει περισσότερο εξαιτίας των διαφόρων ενεργών θερμοκρασιών των άστρων, παρά της διαφορετικής χημικής σύνθεσής τους ή της πίεσης στην επιφάνεια. Συνεπώς, ο φασματικός τύπος ενός άστρου δίνει κατά προσέγγιση την ενεργό θερμοκρασία του:

φασματικός τύπος = συνάρτηση της Τeff

Αρχικά οι φασματικοί τύποι ονομάστηκαν με τα γράμματα της αλφαβήτου απ’ τους Cannon και Pickering, σε μια σειρά που δείχνει κυρίως την ελαττούμενη ένταση των γραμμών απορρόφησης του υδρογόνου. Έτσι, οι αστέρες Α είχαν τις εντονότερες γραμμές υδρογόνου, οι αστέρες Β τις αμέσως λιγότερο έντονες κ.ο.κ. Γρήγορα διαπιστώθηκε όμως πως σ’ αυτή τη σειρά δεν κατατάσσονται οι αστέρες ως προς την ενεργό θερμοκρασία. Οι αστρονόμοι έμαθαν από τη δουλειά του Saha πως οι αστέρες Ο έχουν ασθενείς γραμμές υδρογόνου επειδή οι φωτόσφαιρές τους είναι τόσο θερμές που το υδρογόνο είναι σχεδόν τελείως ιονισμένο• από την άλλη πλευρά οι αστέρες Μ, που αλφαβητικά είναι κοντά στους αστέρες Ο, έχουν ασθενείς γραμμές υδρογόνου για τελείως διαφορετικό λόγο: οι φωτόσφαιρές τους είναι τόσο ψυχρές που ελάχιστο ατομικό υδρογόνο βρίσκεται στην πρώτη διεγερμένη στάθμη, απ’ όπου είναι δυνατό, η απορρόφηση ενός αστρικού φωτονίου να δώσει φασματική γραμμή υδρογόνου στη σειρά Balmer (Hα, Hβ κλπ), ορατή στα οπτικά μήκη κύματος. Η σπουδαία ανακάλυψη του Saha είναι βέβαια ακόμη ένα παράδειγμα του γενικού κανόνα της θερμοδυναμικής:

Σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες, ένα υλικό σύστημα προτιμά περισσότερη ενέργεια δεσμού. Σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες, ένα υλικό σύστημα προτιμά περισσότερη ελευθερία στο χώρο και περισσότερα αδέσμευτα σωματίδια.

Στις σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες της φωτόσφαιρας ενός αστέρα Μ τα άτομα του υδρογόνου προτιμούν να βρίσκονται στην θεμελιώδη κατάσταση. Στις σχετικά υψηλές θερμοκρασίες της φωτόσφαιρας των αστέρων Ο, προτιμούν να είναι ιονισμένα.
Όταν οι φασματικοί τύποι διατάσσονται κατά σειρά ελαττούμενης ενεργού θερμοκρασίας, η σειρά διαβάζεται σαν

Ο Β Α F G K M

που απομνημονεύεται εύκολα με τη φράση Oh, Be A Fine Girl, Kiss Me
Το αρχικό σχήμα ταξινόμησης της Annie Jump Cannon, που δόθηκε στο βιβλίο «The Henry Draper Catalogue», περιλάμβανε και άλλους φασματικούς τύπους, όπως N, R και S. Σήμερα όμως γνωρίζουμε πως τέτοιοι αστέρες έχουν διαφορετικό φάσμα, όχι επειδή είναι ψυχρότεροι απ’ τους αστέρες Μ, αλλά επειδή έχουν ιδιότυπες περιεκτικότητες σε βαριά στοιχεία. Οι αστέρες R και Ν παρουσιάζουν στο φάσμα τους, ανώμαλα υψηλές περιεκτικότητες σε άνθρακα. Αυτοί οι «αστέρες άνθρακα» έχουν ενεργές θερμοκρασίες συγκρίσιμες μ’ εκείνες των αστέρων Κ και Μ. Οι αστέρες S έχουν φωτόσφαιρες με ενισχυμένες περιεκτικότητες σε στοιχεία της s-διεργασίας. Τελευταία επικρατεί η άποψη πως οι εν λόγω αστέρες βρίσκονται στη φάση της καύσης διπλού φλοιού, όπου η πυρηνική επεξεργασία στο εσωτερικό συνοδεύτηκε από μεταφορά ύλης στην αστρική επιφάνεια. Εν πάση περιπτώσει, οι επιπρόσθετοι τύποι R, N, S σημειώνονται συχνά σε παρενθέσεις δίπλα στους κύριους φασματικούς τύπους

Ο Β Α F G K M [R N S]
Oh, Be A Fine Girl, Kiss Me [Right Now Smack]
(Ω, γίνε καλό κορίτσι, φίλησέ με [αμέσως τώρα, σμουτς])
(*) Η αντίστοιχη φράση για φοιτήτριες είναι: Oh, Be A Fine Guy, Kiss Me Right Now Smack

Tαξινόμηση των φασματικών τύπων

Θα ήταν παράλειψη αν δεν αναφέραμε και την μελοποίηση όλων των παραπάνω …

Oh, Be A Fine Girl, Kiss Me
a musical mnemonic to remember the Harvard stellar classification system
lyrics and melody © 2007 by Dr. H. Paul Shuch

The stars in the sky when you look up at night
Appear at first glance to be pinpoints of light.
But study them closely. They’re not all alike.
Oh, be a fine girl, kiss me.

The hot stars are blue and the cool ones are red.
Yes, color tells temperature; that’s what I said.
Some stars are still living, and some are long dead.
Oh, be a fine girl, kiss me.

The hottest blue stars we consider Type O.
The cool ones are M Class. Confusing, I know.
The system was standardized quite long ago.
Oh, be a fine girl, kiss me.

Look up in the daytime, and what do you see?
Our warm yellow Sun, which we know is Class G.
A star like the others, but special to me…
Oh, be a fine girl, kiss me.

As Hurtzprung and Russell said time after time,
The main sequence stars queue up in a straight line.
Their blackbody curves tell you every star’s kind.
Oh, be a fine girl, kiss me.

The stars clump together, not by twos or threes,
But hundreds of billions, to form galaxies,
And there are a good hundred billion of these.
Oh, be a fine girl, kiss me.

Today’s population of stars we call I.
A nearby example would be our own Sun.
They’re quite rich in metals, and tend to be young.
Oh, be a fine girl, kiss me.

The first population of stars we call II.
Just fusion reactors, and what did they do?
Produce heavy elements, planets, and you.
Oh, be a fine girl, kiss me.

In five billion years, our Sun’s life will draw short;
We can’t say exactly its ultimate course.
Expand to red giant, or shrink to white dwarf?
Oh, be a fine girl, kiss me.

I’ve studied the stars of each possible kind.
I’m happy to watch them for quite a long time.
And don’t you just love how they twinkle and shine?
Oh, be a fine girl, kiss me

Για να ακούσετε το τραγούδι πατήστε ΕΔΩ

ΠΗΓΗ: Frank Shu, ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΗ, Δομή και εξέλιξη του Σύμπαντος, Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης