空间光谱学:解读恒星组成

天文学家利用光谱学分析星光，揭示遥远恒星的元素组成。这种方法通过散射光来识别吸收和发射特征，从而深入了解天体上元素的存在和丰度。

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恒星光谱的量子起源

光谱学利用了原子的量子特性，在原子中，电子以离散的能级绕原子核运行。电子通过吸收或发射光子在这些能级之间跳跃，导致光的发射或吸收。发射或吸收的光的波长(颜色)作为每个元素的“指纹”。例如，钠原子发出黄光，氖灯发出红光。天文学家通过评估光谱线的宽度和强度来确定恒星中元素的数量。更宽更暗的吸收线表示该元素的含量更高，而更宽更亮的发射线表示该元素的原子更多。一颗恒星的整体化学成分是由光谱中显示的各种元素的相对比例得出的。然而，某些光谱线的缺失并不一定意味着某种元素的缺失。例如，只有最热的恒星显示氦谱线，因为较冷的恒星缺乏电离氦的热量。光谱特征的强度也受到量子物理的影响，需要一个结合温度、密度和压力的物理模型来准确地确定恒星的组成。

连续的观测跟踪光谱线的动态变化，揭示恒星演化、元素富集和超新星事件。大型望远镜将光谱调查扩展到遥远的星系，使我们得以一瞥宇宙的历史和宇宙的化学演化。早期光谱发现:氦和其他元素光谱学出现于19世纪，当时科学家们意识到彩色原子发射光谱可以揭示物质的新基本成分。这项技术在阳光上的应用标志着一个关键时刻。在1868年的日食中，法国天文学家皮埃尔·杨森和英国化学家诺曼·洛克耶分别用分光镜在太阳光谱中观察到一条充满活力的黄线，从而发现了氦。1925年，英美天体物理学家Cecilia Payne-Gaposchkin使用先进的光谱仪证明，在太阳和大多数其他恒星中，氢和氦构成了98%以上的原子。这就解释了为什么恒星在肉眼看来是白色的，而不是单个元素发出的明亮发射线。随后，研究人员调查并分析了不同恒星的光谱，以确定它们的结构和化学组成。这些关键性的洞见奠定了现代天文光谱学的基础。近期研究与发展

重新评估Psc-Eri恒星流的年龄和化学组成

发表在《皇家天文学会月报》上的一项研究调查了距离银河系约420光年的双鱼座-仙女座(Psc-Eri)恒星流的化学成分。Psc-Eri的近距离使其成为研究恒星形成和评估化学和动力学演化理论的理想环境/实验室。

研究人员使用了麦克唐纳天文台的高分辨率光谱学和LAMOST调查数据。结果表明，Psc-Eri流具有接近太阳的金属丰度[Fe/H]约为-0.03，金属丰度分布约为0.07。

相关故事威利的新指南包括核磁共振光谱学和紫外光谱学的更新商业化空间光学和工业的未来delta在肯尼迪航天中心安装了大量LED显示屏作为亚特兰蒂斯号航天飞机的背景研究还表明Psc-Eri比以前认为的要年轻，估计年龄约为1.2亿年，与早先的1 Gyr年龄的假设相矛盾。这一推断得到了它的恒星旋转周期分布的支持，与1.2亿年前的昴星团一致，并且锂的丰度表明它的年龄大约为1.2亿年。

恒星组成对行星组成的影响

在最近发表在《天文学与天体物理学》杂志上的一项研究中，研究人员使用高分辨率光谱调查，APOGEE和GALAH，来分析恒星化学成分对行星构成块(PBB)成分的影响。结果显示了可靠的金属丰度和α含量趋势，证实了与薄厚盘星相关的双峰PBB组成。该分析还强调了宿主恒星丰度对原行星盘的潜在影响，特别是与水含量有关。

该研究强调需要进行大规模、高质量的调查，以进一步探索恒星演化、PBBs和行星系统之间的复杂关系。

NGC 2808中不同恒星群的化学组成

发表在《英国皇家天文学会月刊》上的一项研究调查了银河系中一个巨大的球状星团NGC 2808中的恒星群，利用地面U、B、I光度法和高分辨率vlt光谱设计了染色体图(ChM)。来自哈勃太空望远镜(HST)光度测定的传统ChM确定了5个主要的种群(A到E)，而新的地面ChM揭示了在更广泛的领域内的多个种群，并指出了化学成分与恒星位置之间的联系。丰度测量显示，不同恒星群中碳、氮、氧和铝的丰度变化显著，而铁和镍的丰度变化可以忽略不计。

这项研究提供了NGC 2808恒星群的全面化学特征，揭示了球状星团中多个恒星群的复杂性质。它挑战了现有的恒星演化模型，特别是与D和E星族相关的AGB星的探测，表明高氦富集的恒星可以进化到AGB阶段，这与之前的预测相反。

这项研究增强了我们对恒星组成和球状星团中多个种群的理解。

KELT-9及其超热木星恒星成分分析

在《英国皇家天文学会月刊》上发表的一项研究中，研究人员分析了KELT-9恒星的化学成分，以研究潜在的行星物质对恒星表面成分的影响。分析表明，与疏散星团中的类似恒星相比，它的元素组成没有明显的异常。考虑到KELT-9b质量损失造成的光球污染，缺乏偏差符合理论计算。

根据卫星轨道稳定性的计算，该研究还排除了最近摄取地球质量系外卫星的可能性。

本研究为进一步研究其他易受吸积物质污染的早期恒星光球中行星质量传递的化学特征奠定了基础。

下一代恒星光谱调查

新一代复杂的光谱调查将极大地扩展到数百万颗恒星和星系的样本。斯隆数字巡天和詹姆斯·韦伯太空望远镜将揭示银河系超大质量黑洞周围恒星的组成，以及被厚厚的气体云笼罩的恒星托儿所。虽然恒星仍然遥不可及，但光谱学提供了对天体的深刻见解，从附近的恒星到古老的星系，揭示了我们的宇宙起源。更多来自AZoOptics:红外光谱如何在天文学中使用?

参考文献及深入阅读

Cabral, N, Guilbert-Lepoutre, A.， Bitsch, B.， Lagarde, N.， Diakite, S.(2023)。星系中恒星的起源如何影响行星组成。天文学和天体物理学。doi.org/10.1051/0004-6361/202243882

Carlos, M.等人(2023)。球状星团ngc2808中多个恒星群的化学成分。皇家天文学会月刊。doi.org/10.1093/mnras/stac3561

(2024)。恒星组成。(在线)。教天文学。网址:https://www.teachastronomy.com/textbook/Properties-of-Stars/Stellar-Composition/

Hawkins, K.， Lucey, M.， Curtis, J.(2020)。年轻的120迈附近的双鱼座-仙女座恒星流流经银河盘的化学性质。皇家天文学会月刊。doi.org/10.1093/mnras/staa1673

Kama, M, Folsom, c.p.， Jermyn, a.s.， Teske, j.k.(2023)。KELT-9和它的超热木星:恒星参数、组成和行星污染。皇家天文学会月刊。doi.org/10.1093/mnras/stac3329

蒙特斯，C.(2019)。科学家如何确定行星和恒星的化学成分?天文学(在线)。网址:https://www.astronomy.com/science/how-do-scientists-determine-the-chemical-compositions-of-the-planets-and-stars/

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