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A型主序星

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A型主序星
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A型主序星AV星)或A矮星)是一顆主序星燃燒氫恆星),分類上屬於光譜類型A和光度類別V(數字的五)。這類恆星的光譜由強氫巴耳末吸收線定義[1]。它們的質量在1.4 到 3.1太陽質量之間,表面的溫度在7,600到10,000K之間,壽命通常在4億年至30億年。[2][3][4][5]在附近的亮星例子為牛郎星(A7V),天狼星A(A1V)和織女星(A0V)。A型主序星沒有對流層,因此預期不會有磁發電機。此外,由於它們沒有強烈的恆星風,它們缺乏產生X射線發射[6][7]A型主序星在恆星中的佔比大約為0.625%[8]

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藝術家對聯星天狼星A天狼星B的印象。天狼星A是一顆A型主序星,是兩者中較大的一顆。

光譜標準星

更多資訊 光譜類型, 質量 (M☉) ...

修訂後的耶基斯圖集系統[14] 列出了A型光譜矮星標準恆星的密集網格,但並非所有這些恆星都作為標準倖存至今。A型主序矮星中MK光譜分類系統的「錨點」和「匕首標準」,即那些多年來保持不變並可以考慮定義該系統的標準恆星,是織女星(A0 V)、天璣(大熊座γ,A0 V)和北落師門(南魚座α,A3 V)[15][16]。摩根(Morgan)和基南(Keenan)對MK分類的開創性回顧(1973)[16]沒有在A3 V和F2 V類型之間提供任何匕首標準。HD 23886在1978年被建議為A5 V的標準[17]

理查·格雷(Richard Gray)和羅伯特·加裏森(Robert Garrison)在1987年和1989年的兩篇論文中提供了對A矮星光譜序列的最新貢獻[18][19]。他們列出了各種快速和緩慢旋轉的A型矮星光譜標準,包括HD 45320(A1 V)、HD 88955(A2 V)、長蛇座2(A7 V)、小獅座21(A7 V)和鯨魚座44(A9 V)。除了摩根的論文和格雷與加里森論文提供的MK標準外,人們偶爾也會看到獅子座δ(A4 V)被列為標準。沒有公佈的A6 V和A8 V標準星。

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摩根-肯納光譜分類。

總的來說,晚A型主序星與早F型主序星之間的界限一直相對比較模糊,A9V–F0V 處的判據(巴耳末系逐漸變弱、Ca II K 線與金屬線群逐漸變強、再疊加恆星自轉展寬與金屬豐度差異)會讓不同觀測與分類者出現1個子型左右的分歧。與一些「有硬判據」的邊界(如O/B分界線由He II 線的出現/消失界定)等相比,A/F的分界確實更主觀一些。[20][21]

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行星和宜居性

A型恆星很年輕(大多只有幾億年的年齡),並且許多A型恆星發出的紅外線(IR)輻射超出了預期值。這種紅外過量可歸因於能形成行星的岩屑盤塵埃發射[22]。 調查表明,大質量行星通常在A型恆星周圍形成,然而這些行星很難使用都卜勒光譜方法探測到。這是因為A型恆星通常旋轉得非常快,因此譜線非常寬,使得很難量測由軌道上的行星引起的微量都卜勒頻移[23]。然而,這種類型的大質量恆星最終演化成一個更冷的紅巨星,其自轉速度較慢,因此可以使用逕向速度法進行測量[23]。截至2011年初,在演化的K巨星周圍發現了大約30顆類木星行星,包括北河三(雙子座β)、少衛增八(仙王座γ)和左樞(天龍座ι)。圍繞各種恆星的都卜勒調查表明,大約每6顆質量是太陽兩倍的恆星中就有1顆被一顆或多顆木星大小的行星繞行着,而類太陽恆星的軌道上只有1/16[24]

已知有行星圍繞特徵的A型近地恆星包括HD 15082老人增四(繪架座β)、 HR 8799HD 95086[25]北落師門是否有明確行星存在爭議。

A型主序星在中文資料中往往被排除了宜居帶的岩石星球孕育生物圈智慧生物(這裏只討論傳統意義上的碳基生物)的可能性,主要是依據其壽命短且紫外輻射過度嚴重。但實際上中文資料大多顯著低估了比太陽質量更大的恆星的壽命(例如認為A型主序星的壽命上限只有10億年,認為F型主序星的壽命上限只有40億年,都過度低估),且高估了這些恆星的紫外輻射問題(恆星自轉等因素會削弱宜居帶受到的各種輻射)。A型主序星的質量通常在太陽的1.4倍至3.1倍左右,而F型主序星的質量上限在太陽的約1.7倍左右(質量上限和下限均受金屬豐度和恆星年齡兩方面因素影響),按照恆星壽命反比於質量的2.5次方來計算且太陽壽命按100億年計算(一些研究認為太陽壽命約105億年,但通常簡化為約100億年[26]),處在A/F邊界的約1.7倍太陽質量(且金屬豐度與太陽相當)的A9V恆星的基礎壽命為約26.5億年,處在B/A邊界的約3倍太陽質量的A0V恆星(金屬豐度與太陽相當)的基礎壽命為約6.4億年。遊戲戴森球計劃中則將A型主序星的壽命描述為10億年至30億年[27](但遊戲僅能提供參考),有些天文研究資料例如astro.vaporia.com將A型主序星的壽命計算為15億年至40億年[28](可能高估平均值,可能僅適用於一些金屬豐度偏高、自轉速度偏快的A型恆星)。除質量所對應的基礎壽命以外,恆星的金屬豐度高(提高恆星外層的不透明度而降低核聚變速率,同等質量下光譜和亮度均偏暗,對中等質量恆星最有利,小質量恆星本來就節省燃料因此僅輕微比例延壽,大質量恆星可能反而減壽但仍具有兩面性)和恆星自轉速度快(將更多氫集中在核心燃燒從而提高核燃料利用率,且對B型恆星和A型恆星的效果相對最好,對過大或過小質量的恆星不顯著)也可以延長壽命、反之則縮短壽命。大質量且低金屬豐度、低自轉的B型/A型恆星交界處的A型主序星壽命僅3億年至4億年,相對小質量且高金屬豐度、高自轉的A型/F型恆星交界處的A型主序星壽命甚至可能長於40億年。[29][30][31][32][33][34][35]

有研究認為質量為太陽1.3倍至2.2倍的A型主序星和F型主序星在快速自轉的前提下,會使宜居帶比不自轉/慢自轉的等效恆星更靠近,於是重力昏暗則顯著減少了恆星對宜居帶星球的低緯度地區的紫外輻射,且由於極地輻射更高,這種效應可能會推動類地行星上的整體輻射力,直接影響其海面溫度和水文循環使得全球各緯度之間的溫差較小、熱量均勻[36]。適度強烈的紫外輻射反而有利於加速驅動複雜有機物和生物的演化[37]。此外,非磁性的A型主序星(尤其是晚A,A5V至A9V)的宜居帶恆星風問題和耀斑活動問題都是所有恆星分類中程度最輕的(F型主序星則居於第二位),僅從特定方面來看其實是核反應最穩定的恆星,也有利於天體演化。[6][7][38][39][40]

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例子

40光年以內:

更多資訊 名稱, 恆星類型 ...

壘壁陣四可能是一顆次巨星巨星,牛郎星是一顆有爭議的恆星(略微偏離典型主序星階段,卻尚未成為典型次巨星[41])。此外,天狼星是夜空中最亮的恆星。

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參考資料

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