Jak třídíme hvězdy a co nám jejich označení říká?
Označení G2 V nebo M5 V je stručnou zprávou o vlastnostech hvězdy. Písmena a číslice pomáhají rozpoznat její povrchovou teplotu a odlišit hvězdy hlavní posloupnosti od obrů. Ukážeme si, jak se v tomto třídění vyznat a proč je důležité i při hledání planet.
Uvedené teploty jsou orientační příklady pro jednotlivé třídy. Podtřídy 0–9 řadu dále zpřesňují. Barvy a velikosti značek jsou schematické.
© / kredit: Kosmologické novinky · Zdroj · Odborný podklad · CC BY 4.0 · Úpravy: vlastní schéma.
Proč začínáme světlem hvězdy
Když světlo hvězdy rozložíme podle vlnových délek, získáme spektrum. Obsahuje charakteristické čáry vznikající při působení atomů, iontů a molekul v hvězdné atmosféře. Jejich podobu ovlivňuje teplota, tlak i chemické složení. Princip měření přibližuje téma o spektroskopii.
Astronomové porovnávají soubory čar s dobře prozkoumanými vzorovými hvězdami a přiřazují spektrální typ. Změna teploty ovlivňuje stavy atomů a iontů, a tím i sílu jednotlivých čar. Proto mohou mít dvě hvězdy s převahou vodíku výrazně odlišná spektra. Samotné zastoupení prvků podrobněji rozebírá téma o chemickém složení ze světla.
Proč řada zní O, B, A, F, G, K, M
V této řadě klesá povrchová teplota od nejteplejších hvězd O k chladným hvězdám M. Horké hvězdy mívají namodralé až bělavé světlo, chladnější oranžové až načervenalé. Rozdělení vzniklo porovnáváním spekter; jeho historický vývoj vysvětluje i neabecední pořadí písmen. Podílely se na něm mimo jiné Williamina Flemingová, Antonia Mauryová a Annie Jump Cannonová.
Příklady teplot v tabulce jsou orientační hodnoty uvnitř jednotlivých tříd. Přesnější zařazení poskytují podtřídy a naměřené spektrum. Každé písmeno zahrnuje rozsah vlastností, nikoli jedinou teplotu.
Na úzké obrazovce posuňte tabulku do strany.
| Třída | Příklad teploty | Orientační barevný dojem |
|---|---|---|
| O | 40 000 K | namodralý |
| B | 20 000 K | modrobílý |
| A | 9 000 K | bělavý |
| F | 7 000 K | bělavý až žlutobílý |
| G | 5 800 K | bělavý až nažloutlý |
| K | 4 500 K | oranžový |
| M | 3 000 K | oranžový až načervenalý |
Jak přečteme označení Slunce G2 V
Označení G2 V má tři části:
- G je spektrální třída související s teplotou a charakteristickými čarami.
- 2 je podtřída. U běžné řady postupují číslice od 0 do 9 směrem k chladnějším spektrům: například G9 leží u přechodu ke K0.
- V je římská číslice třídy svítivosti. Označuje hvězdu hlavní posloupnosti, která získává energii přeměnou vodíku na helium v jádře.
Povrchová teplota Slunce je přibližně 5 770 kelvinů. Jeho světlo při pohledu z kosmu působí téměř bíle; žluté značení Slunce ve schématech je zjednodušení. Pozorovaný barevný dojem může měnit také zemská atmosféra nebo prach mezi námi a hvězdou.
Co přidává třída svítivosti
Zářivý výkon říká, kolik energie hvězda vyzáří za jednotku času. Při stejné povrchové teplotě má větší hvězda větší vyzařující plochu a vyšší celkový výkon. Právě proto potřebujeme rozlišovat například hvězdu hlavní posloupnosti a obra podobné teploty.
Třída svítivosti se určuje z vlastností spektrálních čar citlivých na podmínky v atmosféře, zejména tlak a povrchovou gravitaci. S jejich pomocí odlišujeme následující hlavní skupiny. Jasnost, s níž hvězdu vidíme na obloze, navíc ovlivňuje její vzdálenost.
Na úzké obrazovce posuňte tabulku do strany.
| Označení | Skupina | Co si pod ní představit |
|---|---|---|
| I | veleobři | velmi rozměrné a zářivé hvězdy |
| II | jasní obři | zářivější skupina obrů |
| III | obři | rozpínající se či rozměrné hvězdy mimo hlavní posloupnost |
| IV | podobři | skupina mezi hlavní posloupností a obry |
| V | hlavní posloupnost | dlouhá etapa přeměny vodíku na helium v jádře |
Jak pomáhá H-R diagram
Hertzsprungův–Russellův diagram, zkráceně H-R diagram, porovnává povrchovou teplotu a zářivý výkon hvězd. Teplota na vodorovné ose obvykle klesá zleva doprava, výkon roste směrem vzhůru. Podobné hvězdy se seskupují do charakteristických oblastí:
- Hlavní posloupnost vede od horkých zářivých hvězd vlevo nahoře k chladným slabším hvězdám vpravo dole.
- Obři a veleobři mají při své teplotě velký vyzařující povrch a vysoký výkon.
- Bílí trpaslíci mají malou vyzařující plochu. I s horkým povrchem proto mohou mít nízký celkový výkon.
Umístění na diagramu popisuje vlastnosti hvězdy v dané době. Její pohyb mezi oblastmi během života se odvozuje z vývojových modelů a porovnávání s pozorováním.
Vlastní kvalitativní schéma H-R diagramu, bez číselných stupnic a bez měření konkrétních hvězd. Značky pouze názorně rozlišují hlavní skupiny.
© / kredit: Kosmologické novinky · Zdroj · Odborný podklad · CC BY 4.0 · Úpravy: vlastní schéma.
Jak souvisejí teplota, hmotnost a vývoj
Na hlavní posloupnosti souvisejí vyšší hmotnosti obecně s vyšší teplotou a větším výkonem. Hmotné hvězdy spotřebovávají své palivo rychleji; malé chladné hvězdy mohou svítit velmi dlouho.
Jak se hvězda vyvíjí, mění se její poloměr, povrchová teplota i výkon. Samotné písmeno M tak může patřit malému červenému trpaslíku i rozměrnému chladnému obru. Přidaná třída svítivosti pomáhá tyto případy rozlišit. Hmotnost se zjišťuje a ověřuje dalšími postupy, například z pohybu složek dvojhvězdy; rozměr pomáhají určit také měření záření a vzdálenosti.
Kam patří hnědí a bílí trpaslíci
U velmi chladných objektů se používají také třídy L, T a Y. Patří sem především hnědí trpaslíci, objekty příliš málo hmotné na dlouhodobé spalování vodíku jako u běžných hvězd. V pozdních třídách M a ve třídě L se mohou jejich spektra překrývat se spektry nejméně hmotných hvězd; rozlišení pomáhají další údaje o hmotnosti a vývoji.
Bílí trpaslíci jsou pozůstatky hvězd a mají vlastní spektrální značení začínající písmenem D. Například DA označuje spektrum s převahou vodíkových čar, DB s čarami neutrálního helia. Pulsary, tedy rotující neutronové hvězdy, se v katalozích označují jiným způsobem. Tato rozlišení vysvětlují, proč přehled hostitelů exoplanet vyčleňuje hvězdné pozůstatky samostatně.
Proč to potřebujeme při studiu exoplanet
Znalost hvězdy pomáhá určit velikost její planety z tranzitu, odhadovat příjem hvězdné energie i vykládat případnou atmosféru. U malého červeného trpaslíka může mít planeta s podobným příjmem energie jako Země mnohem kratší oběžnou dobu.
V přehledu známých exoplanet jsou hostitelé rozděleni podle údajů dostupných v archivu. Pokud spektrální označení chybí, zachováváme chybějící údaj místo doplňování celého typu z teploty. Konkrétní planetární příklady nabízí výběr světů v obyvatelných zónách. K přesnému popisu jejich prostředí potřebujeme vedle hvězdy znát také vlastnosti samotné planety.
Zdroje a další čtení
Proč je to zajímavé právě pro vás?
Označení hvězdy propojuje několik údajů, které při čtení astronomických zpráv často potkáváme zvlášť. Když rozumíme G2 V nebo M5 V, snáze si představíme hostitelskou hvězdu planety a víme, které další vlastnosti je potřeba zjistit měřením.
Našli jste chybu nebo nepřesnost? Napište redakci. (redakce@kosmonovinky.cz)