O型星 :高质量、高温度的恒星类别

更新时间:2023-09-25 17:29

O型星属于高质量、高温度的恒星类别,其质量普遍超过太阳16倍,表面温度高达30,000摄氏度以上。这类恒星具有极高的光度,达到数万倍太阳光度。然而,由于它们常被厚重尘埃包围,其可见光波段的颜色与F、G、K型星相似,不易区分。O型星的辐射主要在紫外波段,因此其温度升高对其可见光颜色的影响有限。由于深藏于星云之中,这些恒星受到显著的消光和红化效应,使得它们在观测中显得暗淡且呈现红色,难以通过颜色区分。

O型星的生命周期非常短暂,一个质量为太阳120倍的O型星,其寿命仅为300万年,而即使是质量最小的O型星,寿命也只有1300万年。这种短暂的寿命意味着O型星在其一生中很难离开出生的星云,因此处于婴儿时期的O型星很难被发现。O型星的光度划分标准与F、G、K型星不同,它们的光度是根据星风的强弱来划分的。O型星的光谱类型并不能直接推导出其质量,因为光谱类型对应着一个较大的质量范围。

O型星在主序阶段的光度变化相对较大,然而一旦它们离开主序阶段,光度的变化幅度会变得非常小。这表明O型星的光度几乎完全取决于它们的初始质量,而与其所处的演化阶段关系不大。在演化过程中,O型星可能会发展成为红超巨星,但这一过程受到金属丰度和自转等因素的影响。最终,O型星将以核塌缩超新星的形式结束其生命周期,为研究大质量恒星的演化和超新星爆炸机制提供了关键线索。2021年,中国科学院国家天文台的研究团队在LAMOST望远镜(LAMOST)的光谱数据中筛选出209颗O型星,其中包括135颗新发现的恒星。这项研究工作是迄今为止利用单一光谱数据库一次性新发现银河系O型星数量最多的成果。

星体介绍

O型星是赫罗图2上位于主星序左上端的大质量主序星。它们是宇宙中温度最高,质量最大的主序星。

O型星的质量非常大,通常超过太阳的16倍,最热的O型星质量超过太阳的150倍。但它们的半径并不是非常巨大,大多数的O型星直径介于太阳的6-30倍之间。只有少数的超巨星/特超巨星能够超过太阳的30倍大(例如牡丹星)。

O型主序星是主序星中最亮的一种,最暗的O9.5型主序星依旧要比太阳亮25000倍以上,最亮的O2型星可能会超过太阳的百万倍。O型的超巨星更是宇宙中最亮的一类恒星,它们的亮度至少是太阳的20万倍,高的可以超过太阳的500万倍。

O型星温度非常之高,一般超过30000K,最热的O2型星可以达到55000K,高温使他们呈现出漂亮的蓝色。但是O型的巨星和超巨星由于半径较大,温度会比同光谱的主序星略低。O型星并不像一般的光谱型,有10个次型。O型最早的光谱为O2,代表星为BI253。早于O2的恒星由于主序星时期过于短暂而无法发现。O型光谱最晚的是O9.7型,这个类型的光谱已经跟B型非常接近。

O型星除了主序星和巨星、超巨星之外,还包括一些sdO型的次矮星。与主序星不同的是,这些次矮星是非常古老的低质量恒星。他们的半径非常小,一般只有太阳的20%。但是表面温度却远远超过同样光谱的主序星,一些O型的次矮星表面温度超过了10万K,这使得它们仍然具有太阳几千倍的光度。O型次矮星也很罕见,大部分出现在行星星云的中心。有天文学家认为它们是两个B型次矮星融合的结果。

发现记录

2021年5月,中国科学院国家天文台研究团队在LAMOST望远镜(郭守敬望远镜)光谱数据中筛选出209颗O型星,其中135颗是最新发现的。这是迄今为止利用单一光谱数据库,一次性新发现银河系O型星数量最多的研究工作。在这之前,最大的具有光谱信息的银河系O型星星表,仅有590颗O型星。该成果在国际学术期刊《天体物理学报增刊》发表。

意义

O型恒星的深入研究将为我们理解宇宙黎明时代、星系化学演化,恒星形成、核塌缩超新星、长伽马射线暴、和引力波事件等当前热点前沿问题具有非常重要的科学意义。

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