A Fauna Espectral Estelar

Daniel R. C. Mello

Introdução

Espectros estelares

A classificação de Harvard

A classificação de Morgan & Keenan

A fauna espectral I – A Sequência Principal

A fauna espectral II – As outras “espécies”

A fauna espectral III – Peculiaridades

Introdução

Estrelas → Espectrógrafo → (Detector CCD) → Monitor → Informações preciosas

300 anos(Wollaston, Fraunhofer, Kirchhoff, Angstrom,

Secchi, Huggins, Draper, Pickering,

Fleming)Um dos pilares da Astrofísica estelar

Propriedades físicas das estrelas, composições

químicas

Espectros estelares

Tratamento complexo (ETL ou não-ETL), quantificação dos

coeficientes de absorção, diversos fenômenos de alargamento, efeito

Zeeman, turbulência, etc, etc, etc..

Leis de Kirchhoff

Quantização dos níveis energéticos

Intensidade das linhas espectrais   

Átomo de hidrogênio  

Classe Temperatura Cor convencional

Cor aparente

Massa(massas solares)

Raio(raio solar) Luminosidade Linhas de

hidrogénio

% das estrelas da sequência principal

O 30000–60000 K azul azul 64 M☉ 16 R☉ 1400000 L☉ Fraco ~0.00003%

B 10000–30000 K azul a azul-branco azul-branco 18 M☉ 7 R☉ 20000 L☉ Médio 0.13%

A 7500–10000 K branco branco 3.1 M☉ 2.1 R☉ 40 L☉ Forte 0.6%

F 6000–7500 K amarelo-branco branco 1.7 M☉ 1.4 R☉ 6 L☉ Médio 3%

G 5000–6000 K amarelo amarelo-branco

1.1 M☉ 1.1 R☉ 1.2 L☉ Fraco 7.6%

K 3500–5000 K laranja amarelo-laranja

0.8 M☉ 0.9 R☉ 0.4 L☉ Muito fraco 12.1%

M 2000–3500 K vermelho laranja-vermelho

0.4 M☉ 0.5 R☉ 0.04 L☉ Muito fraco 76.45%

Classificação Espectral de Harvard ●Introduzida no final do Séc. XIX e aprimorada no início do Séc. XX;

●Classificação unidimensional obedece a escala de cores (intimamente relacionada a temperatura efetiva da estrela) – O,B,A,F,G,K,M

Classificação Espectral de Morgan & Keenan ● Introduzida em 1943 e revisada em 1953 (Observatório de Yerkes)● Classificação obedece ao esquema de Harvard + caracterização das classes de luminosidade (relacionadas a gravidade superficial)

A fauna espectral I – Sequência Principal ● Estrelas O: maiores temperaturas efetivas

● Critério de classificação: intensidades das linhas de HeI, HeII

A fauna espectral I – Sequência Principal ● Estrelas B: Linhas de HeI intensas● Critério de classificação: HeI4471/MgII4481, entre outros.

A fauna espectral I – Sequência Principal ● Estrelas A: Linhas de Hidrogênio intensas● Critério de classificação: MgII4481, CaII K

A fauna espectral I – Sequência Principal ● Estrelas F, G, early-K: Linhas metálicas, H fraco ● Critério de classificação: CaII K, FeI4046/Hδ, G-Band (banda molecular CH)

A fauna espectral I – Sequência Principal ● Estrelas late-K, M: Linhas metálicas, bandas moleculares ● Critério de classificação: CaI4227/FeI4383, TiO, CaOH

A fauna espectral II – Outras “espécies” ● Efeito logg (evolutivo): Outros habitats no diagrama HR ● Critério de classificação: EW e asas das linhas de H, linhas OII, SiIII

logg=2.70

logg=2.73

logg=3.50

logg=4.12

A fauna espectral II – “Outras espécies”

● Efeito logg (evolutivo): Outros habitats do diagrama HR ● Estrelas passando por estágios nucleossintéticos diferenciados

A fauna espectral II – Outras “espécies” ● Efeito logg (evolutivo): Outros habitats do diagrama HR ● Critério de classificação: EW e asas das linhas de H, linhas OII, SiIII

A fauna espectral III – Peculiaridades ● Estrelas Ap: Enriquecimento de elementos pesados > forte campo magnético● Critério de classificação: Linhas metálicas incomuns (Si, Sc, Sr, Eu, Mn, Hg) para estrelas A.

A fauna espectral III – Peculiaridades ● Estrelas Ap: Enriquecimento de elementos pesados > forte campo magnético● Critério de classificação: Linhas metálicas incomuns para estrelas A. Variação nas intensidades das linhas é relacionada a variação do campo magnético global;Variabilidade espectral e fotométrica detectada;Teorias nucleossintéticas e não-nucleossíntéticas;

Cvn53 Cam

Borra & Landstreet (1977)

Pyper (1969)

A fauna espectral III – Peculiaridades ● Estrelas Ap: Enriquecimento de elementos pesados > forte campo magnético● Critério de classificação: Linhas metálicas incomuns para estrelas A. Variação nas intensidades das linhas é relacionada a variação do campo magnético global;Variabilidade espectral e fotométrica detectada;

Stibbs (1950)Fraga (2006)

A fauna espectral III – Peculiaridades ● Estrelas Ap: Enriquecimento de elementos pesados > forte campo magnético● Critério de classificação: Linhas metálicas incomuns para estrelas A.

A fauna espectral III – Peculiaridades ● Estrelas Carbonadas (C): Forte enriquecimento C e elementos pesados● Critério de classificação: Bandas: C2, G-band(CH), CN, elementos processo-lento

A fauna espectral III – Peculiaridades ● Estrelas Mira: Variáveis pulsantes de longo período● Critério de classificação: Bandas moleculares, linha hidrogênio, variação espectralParte extrema do ramo AGB; Atmosferas aquecidas por choques;

A fauna espectral III – Peculiaridades ● Estrelas Wolf-Rayet (WR): Estrelas quentes com massivo envelope em expansão● Critério de classificação: linhas em emissão (WN ou WC)

EZ Cma (WR) – Crédito: Don Goldman: http://dg-imaging.astrodon.com

Precursoras das SN tipo Ib, IcM > 20MSol

Teff: (30 – 60000K)(dM/dt) ~ 10-5 Msol/ano

A fauna espectral III – Peculiaridades ● Estrelas Wolf-Rayet (WR): Estrelas quentes com massivo envelope em expansão● Critério de classificação: linhas em emissão (WN ou WC)

A fauna espectral III – Peculiaridades ● Estrelas Be, B[e]: Estrelas quentes com linhas em emissões● Critério de classificação: Alto vseni, emissão H, He, linhas proibidas

A fauna espectral III – Peculiaridades ● Estrelas Be, B[e]: Estrelas quentes com linhas em emissões● Critério de classificação: Alto vseni, emissão H, He, linhas proibidas

Disco circumstelar gerado por perda de massa e alta rotação; Podem abranger as classes III, IV e V;Perfil da linha de emissão depende da inclinação do disco.

A fauna espectral III – Peculiaridades

● Estrelas Anãs marrons (Late dwarfs): Extremidade inferior DHR, convectivas● Critério de classificação: rico espectro metálico no IV, bandas moleculares, VO

Júpiter

1MJ

10-

3MS

Anã marron

(13-80)MJ

10-2 MS

Sol

103 MJ

1MS

2200 > Teff > 700K

A fauna espectral III – Peculiaridades ● Estrelas T-Tauri (TTS): Pré-SP (→F,G,K,M), disco de acréscimo, ventos ● Critério de classificação: Li I 6708, emissões em H, eventualmente CaII, [OI], K ● Podem atingir a SP em aproximadamente 100 milhões anos; M < 2MSol

● Percentual significativo formando sistema binários;● Alvos potenciais para a descoberta de discos proto-planetários;

Corral et al., (2006)

A fauna espectral III – Peculiaridades ● Estrelas Herbig-Ae/Be: Pré-Sequência Principal (→A, B), envelope gás-poeira, ventos ● Critério de classificação: emissões em Hidrogênio, eventualmente CaII, Fe, Bd

A fauna espectral III – Peculiaridades ● Supernovas: restos da morte estelar (tipo II, Ia, Ib, Ic) ● Critério de classificação: linhas de Hidrogênio, linhas metálicas (Silício)● Taxa estimada: 3 SN /1000 anos em cada galáxia (última Galáctica em 1604)

Espectro solar. Crédito: The National Solar Observatory.