Stjärnklassificering: Spektraltyper, färg och temperatur hos stjärnor

Stjärnklassificering: Förstå spektraltyper, färg och temperatur hos stjärnor — från kalla M till heta O. Lär dig varför Solen är en G‑stjärna och hur spektrumen avgörs.

Inom astronomin är stjärnklassificering ett system för att beskriva och gruppera stjärnor efter egenskaper som främst deras temperatur och spektrala drag. Stjärnans temperatur kan bestämmas genom att studera dess spektrum – både den kontinuerliga fördelningen av ljus (ungefär som ett svartkropps-spektrum) och de mörka absorptionslinjerna som visar vilka atomer eller molekyler som finns i stjärnans atmosfär.

Spektrala huvudtyper (O–M) och färg

Stjärnor delas ofta in i spektrala typer eller klasser efter färg och spektrala linjer. Färgen påverkas huvudsakligen av temperaturen: kalla stjärnor är röda, varma stjärnor är blåvita. De sju vanligaste huvudtyperna är O, B, A, F, G, K och M, ordnade från varmaste till kallaste. Mellan dessa finns dessutom underindelningar 0–9 (t.ex. G0–G9) som preciserar temperaturen inom varje bokstavsklass.

• O-stjärnor: mycket heta och blåvita, temperaturer över ~30 000 K. Karakteriseras av starka joniserade heliumlinjer och svaga vätelinjer. (Exempel: vissa heta stjärnor i stjärnbilden Vargen, t.ex. Zeta Puppis.)
• B-stjärnor: blåvita, ~10 000–30 000 K, starka helium- och väte-linjer.
• A-stjärnor: vitaktiga, ~7 500–10 000 K, mycket tydliga väte-Balmer-linjer. (Exempel: Vega)
• F-stjärnor: vitgula, ~6 000–7 500 K, metallic lines börjar bli starkare.
• G-stjärnor: gult, ~5 200–6 000 K, kraftiga metalliska linjer (järn, kalcium). Vår solen är en G-stjärna (mer specifikt G2V).
• K-stjärnor: orange, ~3 700–5 200 K, starkare metalliska linjer och molekylband.
• M-stjärnor: röda och relativt kalla, under ~3 700 K, uppvisar starka molekylband (t.ex. TiO). (Exempel: Betelgeuse är en röd superjätte av typ M.)

Temperatur, färg och spektrallinjer

Temperaturen bestäms både av den kontinuerliga spektrala formen (ungefär enligt Wien‑lag för svartkropp) och av vilka absorptionslinjer som syns. Olika element och jonisationsstadier ger upphov till karakteristiska linjer vid olika temperaturer:

• Joniserade heliumlinjer syns främst i O- och B-stjärnor.
• Starka väte-Balmer-linjer dominerar i A-stjärnor.
• Metalliska linjer (järn, kalcium m.fl.) blir tydligare i F–K-stjärnor.
• Molekylband (t.ex. TiO) är framträdande i kalla M-stjärnor.

Observerad färg kan dock påverkas av interstellärt stoft (reddening) och av stjärnans ljusstyrka i andra våglängdsband (t.ex. infrarött för mycket kalla objekt).

Utvidgade typer och speciella klasser

Utöver huvudseriens bokstäver finns också andra spektrala kategorier för särskilda objekt:

• W (Wolf–Rayet): mycket massiva, heta stjärnor med breda emissionslinjer orsakade av kraftiga stjärnvindar.
• R, N, S: olika typer av kolstjärnor och s‑process‑rika spektrum (röda jätte- och asymptotiska jätte‑stjärnor).
• L, T, Y: mycket kalla brune‑dvärgar med starka molekylband och ibland metaller i neutral form — ligger under M i temperatur.
• D: beteckning för vita dvärgar (särskilda spektralkoder som DA, DB beroende på dominerande linjer).

Luminositetsklasser (MK‑systemet) och stjärnutveckling

Det moderna klassifikationssystemet är ofta det så kallade Morgan–Keenan (MK) systemet, som kombinerar spektraltyp med en luminositetsklass: romerska siffror visar stjärnans luminositetsklass (I = superjätte, III = jätte, V = huvudseriestjärna/normal stjärna). Exempel: G2V är en vanlig beteckning för en sol‑liknande stjärna (G2 i temperatur, V i luminositet). Luminositetsklassen hjälper till att skilja en ljus jätte från en svag huvudseriestjärna med samma spektraltyp — alltså är klassificeringen också ett verktyg för att förstå var stjärnan befinner sig i sin evolution.

Hur görs klassificeringen i praktiken?

• Spektroskopiska observationer: högupplöst spektroskopi visar absorption/emission-linjer.
• Jämförelse med standardstjärnor: astronomer jämför spektrat med standarder för att bestämma både bokstavstyp och underklass (0–9) samt luminositetsklass.
• Fotometri: färgindex (t.ex. B–V) används som ett snabbare mått på temperatur, men måste korrigeras för interstellärt stoft.

Exempel och sammanfattning

• Vår solen är en G‑stjärna (G2V) — ett varmt gult klot med yttemperatur omkring 5 770 K.
• Röda jättar som Betelgeuse är av typ M och har låga yttemperaturer men stor fysisk radie.
• Vita stjärnor som Vega är av typ A med starka vätelinjer.

Sammanfattningsvis ger stjärnklassificering ett kraftfullt språk för att beskriva stjärnors temperatur, färg, kemiska kännetecken och ljusstyrka — egenskaper som i sin tur berättar om stjärnans massa, ålder och evolutionsstadium. Den närmaste stjärnan till jorden, solen, är alltså en typisk G‑huvudseriestjärna.

Spektralklassificering enligt Harvard

Harvard-klassificeringssystemet är ett endimensionellt klassificeringssystem. Stjärnornas yttemperatur varierar från cirka 2 000 till 40 000 kelvin. Fysiskt sett anger klasserna temperaturen i stjärnans atmosfär och listas normalt från den varmaste till den kallaste, vilket görs i följande tabell:

Observera: Den konventionella färgbeskrivningen beskriver endast toppen av stjärnspektrumet. De faktiska färger som ögat ser är dock ljusare än de konventionella färgbeskrivningarna.

Klass	Yttemperatur (kelvin)	Konventionell färgbeskrivning	Faktiskt synlig färg	Massa (solmassor)	Radius(solradier)	Luminositet ( bolometrisk)	Vätgasledningar	Fraktion av alla huvudsekvensstjärnor
O	≥ 33,000 K	blå	blå	≥ 16 M☉	≥ 6.6 R☉	≥ 30,000 L☉	Svag	~0.00003%
B	10,000-33,000 K	blått vitt	djupblått vitt	2.1-16 M☉	1.8-6.6 R☉	25-30,000 L☉	Medium	0.13%
A	7,500-10,000 K	vit	blått vitt	1.4-2.1 M☉	1.4-1.8 R☉	5-25 L☉	Stark	0.6%
F	6,000-7,500 K	gul vit	något blåaktigt vit	1.04-1.4 M☉	1.15-1.4 R☉	1.5-5 L☉	Medium	3%
G	5,200-6,000 K	gul	vit	0.8-1.04 M☉	0.96-1.15 R☉	0.6-1.5 L☉	Svag	7.6%
K	3,700-5,200 K	apelsin	gulvit	0.45-0.8 M☉	0.7-0.96 R☉	0.08-0.6 L☉	Mycket svag	12.1%
M	2,000-3,700 K	röd	orange gult	≤ 0.45 M☉	≤ 0.7 R☉	≤ 0.08 L☉	Mycket svag	76.45%

Den massa, radie och luminositet som anges för varje klass gäller endast för stjärnor som befinner sig i huvudföljden av sin livstid och är därför inte lämpliga för röda jättar. Spektralklasserna O till M är indelade med arabiska siffror (0-9). Exempelvis betecknar A0 de varmaste stjärnorna i A-klassen och A9 de kallaste. Solen är klassificerad som G2.

Hertzsprung-Russell-diagrammet används oftare inom astronomin. Det sätter den absoluta magnituden i relation till yttemperaturen. Det är lika viktigt för astronomin som det periodiska systemet är för kemin.

Konventionella och skenbara färger

De konventionella färgbeskrivningarna är traditionella inom astronomin och representerar färger i förhållande till medelfärgen för en A-klass stjärna som anses vara vit. De skenbara färgbeskrivningarna är vad observatören skulle se om han försökte beskriva stjärnorna under en mörk himmel utan hjälp för ögat, eller med kikare.

Själva solen är vit, även om den ibland kallas en gul stjärna. Detta är en naturlig följd av utvecklingen av människans optiska sinnen: den reaktionskurva som maximerar den totala effektiviteten mot solbelysning kommer per definition att uppfatta solen som vit, även om det finns en viss subjektiv variation mellan observatörer.

Klass O

Typ O-stjärnor är stjärnor med temperaturer på ~35 000 grader Celsius eller Kelvin. De är blå i färgen och kan vara hur stora som helst större än solen. De är också mycket massiva men samtidigt mycket sällsynta.

Exempel:

• Mu Columbae (huvudsekvens)
• Alnitak

Klass B

Typ B-stjärnor är blå stjärnor med en temperatur på ~25 000 grader (Celsius eller Kelvin). De har en hög halt av heliumspektrallinjer och luminositet (ljusstyrka jämfört med solen), med måttligt starka vätelinjer. B-typstjärnor med Balmerlinjer i sina spektrum ingår i undertypen Be-stjärnor.

Exempel:

• VV Cephei B (huvudsekvens)
• Rho Leonis (jätte)
• Rigel (superjätte)
• Pistolstjärna (hypergigant)

Klass A

Typ A-stjärnor är vita stjärnor som har de starkaste väte linjerna. De är några av de ljusaste stjärnorna på himlen. Temperaturer ~10 000 grader Celsius eller Kelvin.

Exempel:

• Sirius A (huvudsekvensstjärna)
• Deneb (superjätte)

Klass F

Typ F-stjärnor är gula stjärnor som har dominerande kalciumlinjer i sina spektrum. De har en temperatur på ~7 500 grader Celsius eller Kelvin.

Exempel:

• Procyon (dvärg)
• Polaris (jätte)
• Arneb (superjätte)
• Rho Cassiopeiae (överjätte)

Klass G

Typ G-stjärnor är gula stjärnor med temperaturer mellan 5 700-6 400 grader Kelvin. Joniserat kalcium och järn förekommer i deras spektrum.

Exempel:

• Solen (G2-dvärg)
• Capella (jätte)
• V382 Carinae (överjätte)

Klass K

Typ K-stjärnor är orange till orangeröda stjärnor med temperaturer mellan 4 100 och 5 100 grader. Molekyler börjar synas i svaga spektrallinjer.

Exempel:

• Alpha Centauri B (dvärg)
• Pollux (jätte)
• Zeta Cephei (superjätte)
• HR 5171 (överjätte)

Klass M

Typ M-stjärnor är den vanligaste typen av stjärnor i universum. Röda dvärgar, mindre än solen, temperaturer 3 000-4 000 grader Kelvin och vanligare än röda jättar, som är gamla 3 100 grader Celsius-stjärnor i slutskedet av sitt liv. Röda hyperjättar är också de största stjärnorna, medan röda dvärgar, som har en helt konvektiv struktur, förbrukar sitt vätebränsle mycket långsamt jämfört med andra stjärnor. Dessa stjärnor är tillräckligt kalla för att molekyler ska kunna existera intakta i deras atmosfär, vilket ger upphov till många mörka spektrallinjer.

Exempel:

• Proxima Centauri (dvärg)
• Mira A (jätte)
• Antares (superjätte)
• VY Canis Majoris (överjätte)

 
Klassificering av stjärnor från O till M.  


Hertzsprung-Russell-diagrammet kopplar samman stjärnklassificering med absolut magnitud, ljusstyrka och yttemperatur.  

Frågor och svar

F: Vad är stjärnklassificering?

F: Hur kan man mäta temperaturen hos en stjärna?

F: Vilka är de sju huvudsakliga spektraltyperna?

F: Vilken typ av stjärna är den kallaste?

F: Vilken typ av stjärna är den hetaste?

Fråga: Finns det några andra typer utöver dessa sju huvudtyper?

F: Vilken klass klassificeras vår närmaste stjärna till jorden - solen - i?

Sök med bokstav