第132章 光谱分析（2/2）

- 谱线展宽：热运动（多普勒展宽）或湍流（压力展宽）。

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3. 光谱分类系统

(1) 恒星光谱分类（哈佛分类）

| 类型 | 颜色 | 温度 (K) | 示例 |

|------|------|----------|------|

| O | 蓝 | ≥30,000 | 参宿七 |

| B | 蓝白 | 10,000–30,000 | 天狼星 |

| A | 白 | 7,500–10,000 | 织女星 |

| F | 黄白 | 6,000–7,500 | 南河三 |

| G | 黄 | 5,200–6,000 | 太阳 |

| K | 橙 | 3,700–5,200 | 大角星 |

| M | 红 | 2,400–3,700 | 比邻星 |

(2) 特殊光谱特征

- 发射线星：年轻恒星（T Tauri型）、激变变星。

- 分子吸收带：M型星的TiO、红外观测中的CO、H?O。

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4. 科学应用案例

(1) 恒星物理

- 太阳光谱：夫琅和费线揭示太阳大气含铁、钙、钠等67种元素。

- 化学特殊星：如锆星（S-process元素超丰）。

(2) 系外行星探测

- 径向速度法：通过恒星光谱周期性偏移发现行星（如51 Pegasi b）。

- 透射光谱：行星大气吸收恒星光形成的特征（如HD b的钠线）。

(3) 星际介质

- 21厘米氢线：射电波段探测中性氢分布。

- CO分子线：追踪分子云和恒星形成区。

(4) 宇宙学

- 类星体光谱：红移（如z=7.54的ULAS J1342）测量宇宙膨胀。

- 宇宙微波背景：黑体光谱验证大爆炸理论。

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5. 技术挑战与前沿

(1) 极限与误差

- 信噪比（SNR）：暗弱天体需长时间曝光（如30米望远镜将提升效率）。

- 混叠效应：高密度谱线区（如紫外）需超高分辩率（R＞100,000）。

(2) 多信使结合

- X射线光谱（如钱德拉卫星）：研究高温等离子体。

- 红外光谱（如JWST）：探测冷尘埃和有机分子。

(3) 自动化与大数据

- 机器学习：自动分类恒星光谱（如LAMOST巡天的500万条光谱）。

- 合成光谱库（如PHOENIX）：理论模型拟合观测数据。

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总结

光谱分析如同天体的“指纹鉴定”，通过一束光解码宇宙物质的组成、运动和演化。从牛顿的棱镜实验到JWST的深空光谱，这一技术不断突破极限，成为连接微观原子物理与宏观宇宙学的桥梁。未来极高分辨率光谱仪（如ELT的HIRES）或将揭示系外行星大气的生命信号（如氧气、甲烷）。