A Fauna Espectral Estelar Daniel R. C. Mello

A classificação de Harvard A classificação de Morgan & Keenan 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

(Wollaston, Fraunhofer, Kirchhoff, Angstrom, 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

Intensidade das linhas espectrais Espectros estelares Quantização dos níveis energéticos Leis de Kirchhoff Átomo de hidrogênio   Intensidade das linhas espectrais    Tratamento complexo (ETL ou não-ETL), quantificação dos coeficientes de absorção, diversos fenômenos de alargamento, efeito Zeeman, turbulência, etc, etc, etc..

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 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 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 3.1 M☉ 2.1 R☉ 40 L☉ Forte 0.6% F 6000–7500 K amarelo-branco 1.7 M☉ 1.4 R☉ 6 L☉ 3% G 5000–6000 K amarelo 1.1 M☉ 1.1 R☉ 1.2 L☉ 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☉ 76.45%

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; a Cvn 53 Cam Pyper (1969) Borra & Landstreet (1977)

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 espectral Parte 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) Precursoras das SN tipo Ib, Ic M > 20MSol Teff: (30 – 60000K) (dM/dt) ~ 10-5 Msol/ano EZ Cma (WR) – Crédito: Don Goldman: http://dg-imaging.astrodon.com

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 2200 > Teff > 700K Júpiter 1MJ 10-3MS Anã marron (13-80)MJ 10-2 MS Sol 103 MJ 1MS

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 Ha, 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.