Como se ve en un diagrama de Hertzsprung-Russell, una determinada clasificación estelar puede corresponder a más de un grupo/secuencia de estrellas (G5, por ejemplo, podría ser una estrella gigante de secuencia principal o una enana blanca, etc.). He leído en un libro de texto que, aunque estos grupos pueden tener el mismo espectro de absorción, pueden distinguirse por el ancho de sus líneas de absorción. Por ejemplo, los gigantes tienen líneas estrechas y los enanos, anchas. ¿Cuál es la explicación física de esto?
Muchas de las líneas espectrales más intensas (por ejemplo, las líneas de absorción de Balmer y las líneas de resonancia de los metales) son muy sensibles a la gravedad de la superficie de la estrella. Esto permite una distinción entre enanas y gigantes de la secuencia principal porque la gravedad de la superficie de una estrella gigante es factores de más bajo que el de una estrella enana de la misma temperatura y tiene líneas de absorción más estrechas. Por el contrario, las enanas blancas tienen líneas mucho más anchas, porque sus gravedades superficiales son veces más grande que una estrella de secuencia principal.
La razón por la que la gravedad superficial juega un papel es a través del equilibrio hidrostático; las densidades y presiones en la atmósfera de una estrella gigante son mucho más bajas a una temperatura determinada. Si un átomo o ion sufre colisiones frecuentes en un entorno de alta densidad, la sección transversal de absorción puede verse afectada por la "ampliación de la presión", un término general que puede referirse a una serie de mecanismos (efecto Stark, ampliación de van der Waals). , ensanchamiento por colisión), por lo que las interacciones pueden perturbar los niveles de energía de los átomos e iones o truncar los procesos de emisión radiativa (p. ej., Foley 1946 ; Griem 1976 ).
En los enanos de secuencia principal, el ensanchamiento de la presión es suficiente para dar una sección transversal apreciable en las alas de la línea y significa que las líneas visibles se forman en un rango de temperaturas mayor que el que se produciría de otro modo. En estrellas gigantes, este mecanismo de ensanchamiento es ineficaz, incluso en líneas fuertes, y están completamente dominadas por el ensanchamiento doppler térmico cercano a la temperatura en la que se forma el núcleo de la línea y esto produce un perfil general más estrecho.
Hay muchos mecanismos que pueden contribuir a ampliar las líneas espectrales . Por lo general, de una forma u otra, los átomos tienen una amplia gama de velocidades aleatorias que provocan desplazamientos Doppler de cantidades variables, ensanchando la línea. Uno de los casos más fundamentales es el simple 'ensanchamiento térmico', donde la velocidad proviene del movimiento térmico. Cuanto más caliente está el gas, mayor es la velocidad, más ancha es la línea.
Podrías pensar, entonces, que las estrellas de la misma clase espectral (con temperaturas similares) deberían tener la misma cantidad de ensanchamiento térmico. Este no suele ser el caso, porque el gas que provoca las líneas de absorción se produce en diferentes lugares de la atmósfera de cada estrella. Las líneas de absorción en los gigantes, por ejemplo, tienden a ser causadas por gas en la atmósfera más fría y, por lo tanto, son líneas más estrechas, mientras que las de las enanas tienden a provenir de regiones más calientes más cercanas a la superficie y, por lo tanto, son líneas más anchas.
ProfRob