恒星|O型星:一生逃不出“襁褓”的最热恒星
O型星的寿命非常短 , 一个120倍太阳质量的O型星 , 寿命仅为300万年 , 而质量最小的O型星 , 寿命也只有1300万年 。 这就导致了这些O型星往往终其一生也无法离开它们的出生星云 , 所以婴儿时期的主序O型星很难被发现 。
通常 , 正常的恒星按其光谱特征被分为O、B、A、F、G、K、M型 。 这个分类序列也代表着一个温度序列 , 其中O型星温度最高 , 而M型星温度最低 。 随着观测技术的发展 , 最近人们发现了更冷的L和T型星 , 甚至还有最冷的Y型星 。
大多数人对恒星的认识 , 几乎都来自于常见的F、G、K型星 。 但作为最早的O型星 , 其质量一般要超过16倍太阳质量 , 温度在3万摄氏度以上 , 光度至少是几万个太阳光度 , 与我们常见的F、G、K型星相比 , O型星有自己独特的性质 。
婴儿时期的O型星很难被发现
O型星光度的划分标准 , 与我们常见的F、G、K型星的划分标准有本质的不同:O型星的光度是根据星风强弱划分 , 而常见的F、G、K型星是根据核心区是否有氢燃烧划分 。 当F、G、K型星的能量来自中心的氢燃烧 , 我们就说它们是矮星 , 否则就不是矮星 。 但对于O型星来说 , 当中心氢仍然在燃烧时 , 其表面星风有可能已经非常大了 , 从而被划为O型超巨星 , 而从常见的冷星光度划分标准看 , 此时它应该是矮星 。
虽然O型星的质量一般要超过16倍太阳质量 , 温度在3万摄氏度以上 , 但它的可见光波段的颜色几乎和一颗质量为2倍太阳质量、温度为1万多摄氏度的A型星相差不大 。 这是因为O型星的辐射主要是在紫外波段 , 温度的增加不会明显影响其可见光波段的颜色 。
【恒星|O型星:一生逃不出“襁褓”的最热恒星】O型星的寿命非常短 , 一个120倍太阳质量的O型星 , 寿命仅为300万年 , 而质量最小的O型星 , 寿命也只有1300万年 。 这就导致了这些O型星往往终其一生也无法离开它们的出生星云 , 所以婴儿时期的主序O型星很难被发现 。
由于它们深埋在星云深处 , 有厚厚的尘埃遮挡 , 存在很大程度的消光和红化 , 从而变得非常昏暗且颜色很红 , 看起来与常见的F、G、K型星类似 , 仅通过测光颜色无法把O型星从众多的银盘场星中分辨出来 。
O型星光谱即使是在矮星阶段短时间内常常也会发生变化 。 这种变化多数是由于双星或多星引起的 。 因为大质量恒星往往处在双星系统甚至是多星系统中 , 超过70%的大质量恒星处于密近双星系统 , 随着演化都会与其伴星产生物质交流 。 而这种密近双星很难在测光上分开 。 因此我们看到的O型星光谱其实是两颗或多颗星的混合光谱 。
我们很难从其光谱类型中直接推导出O型星的质量 。 对于常见的F、G、K型星来说 , 如果知道其光谱类型 , 其质量和演化状态基本上就能定下来 。 但对于O型星来说 , 光谱类型只能对应着一个很大的质量范围 。
LAMOST新发现135颗O型星
O型星在主序阶段(指恒星内部发生热核反应燃烧氢元素并保持稳定的阶段)光度能变化约0.2—0.4dex , 但过了主序之后 , 其光度变化幅度非常小 。 也就是说 , 一颗处于演化晚期的O型星 , 其光度与主序光度相差不大 。 因此一个O型星的光度几乎主要由其初始质量决定 , 而与其所处的演化阶段关系不大 。
一颗小于25倍太阳质量的O型星 , 可以演化到红超巨星(RSG) 。 但是由于金属丰度越大星风越强 , 就越容易把外包层吹掉 , 所以金属丰度越低 , 外包层越容易保留 , 进而越容易演化到红超巨星阶段 。
当然 , 自转也会影响O型星演化 。 自转对大质量恒星演化很重要 。 因为高速自转会导致大质量恒星内部的物质混合 , 进而把外面新鲜的氢带入核心区域 , 从而改变恒星的演化轨迹 , 同时也延长了恒星的寿命 。
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