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B型主序星

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位於船底座的海石一是組聯星，其中擁有一顆黃色的B型主序星。

B型主序星（B V），也稱藍白色主序星，是燃燒氫的恆星，光譜分類為B，光度分類為V的主序星。這一類恆星的質量通常介於太陽的2.5至18倍左右[1][2]，表面溫度載10,000至30,000K[3]，壽命跨度很大，大多在1000萬年至9億年左右[4][5][6][7][8]。B型恆星是非常明亮的藍色恆星。它們的光譜中有中性的氦線，在B2的類型中最為明顯，以及溫和的氫線。著名的B型主序星有瑤光、小斗二、東咸二、南船三、鳥喙四A、大陵五A和軒轅十四A等[9]。B型主序星在恆星中的占比為約0.125%[10]。

簡介

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這種恆星的哈佛光譜分類法刊登在哈佛恆星測光表修訂版。在初始的嚴格定義上，B型恆星與O型恆星的光譜存在明確界限，B型恆星的藍紫色部分缺少一條氦的電離譜線，也就是沒有He II 線（氦原子失去兩個電子的狀態）[11][12]。所有的光譜類型，包括B型，都有細分的數值尾碼，表示它們與下一種類型接近的程度，因此B2是B型十分級中的第三級，比B0更接近A型[13][12]。

但是，之後更精細的光譜顯示B0有氦的電離譜線；同樣的，A0也有微弱的中性氦線。隨後細分的光譜類型基於特定頻率的吸收線在恆星中強度，或是比較不同譜線的強度。例如，在MK分類系統中，波長438.7奈米的譜線強度比420.0奈米強的歸類為B0型[14]。氫的巴耳末系譜線在B型中逐漸增強，並在A2型達到峰值（最大值）。電離的矽現被用來矽分B型的恆星，同時鎂線被用來區分溫度上的差異[12]。

B型恆星在大氣層之外沒有日冕層，並且缺乏對流層。它們相比於較小的恆星（例如太陽），有更高的質量流失率，恆星風的速度大約是3,000公里/秒[15][16]。B型主序星的能量來源是CNO循環的熱核融合。因為CNO循環對溫度非常敏感，能量的來源大量的集中在這類恆星的核心，結果是對流層出現在核心。這導致核融合產生的氦穩定的與氫燃料混合在一起[17]。許多B型恆星有高速的自轉，恆星赤道的轉動速度大多在200公里/秒—350公里/秒[18][19]。

有些B型恆星，像是分類為B0至B3的恆星，顯示出有非常強的中性氦譜線。這些化學特殊恆星被稱為強氦恆星，通常他們在光球層會有強大的磁場。對照之下，也有弱氦恆星，它們的氦線強度不足並且有很強的氫光譜。其他化學異常的B型恆星有汞-錳星，它們的光譜類型是B7至B9。還有有著途出的氫發射譜線的Be星[20]。

壽命、行星系統和宜居帶

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B型主序星雖然壽命短，但已經來得及支撐其行星系統的演化與成礦。B型主序星的壽命通常在幾千萬年至幾億年，中B和晚B型主序星可以在金屬豐度高、恆星自轉極快（此時金屬豐度高提高不透明度、降低表面溫度和光度以延長壽命，自轉速度快則促進更多中外層氫氣進入核心的碳氮氧循環區、提高對氫氣的利用率）的加持下延壽；假如正好3倍太陽質量，通常壽命6億年左右，即使非質量因素都最為有利，極端壽命上限也就10億年左右（且B型主序星的延壽效果實際上已經不如A/F型主序星）；而對於約2.5倍太陽質量的靠近B/A邊界的B9.5V的恆星，其主序星階段的理論極端壽命可以被延長到11億年~13億年以上（天文研究資料例如astro.vaporia.com甚至將B型主序星的壽命上限計算為15億年以上[5]）[21][22][23]。對早B型主序星（B0V、B1V和部分B2V）而言，自轉速度快仍然可以延壽，但是金屬豐度高反而可能縮短壽命（大質量恆星的金屬豐度過高導致恆星核心的碳氮氧元素濃度太大，而早B型主序星的核心溫度又過高，碳氮氧循環的核融合過程反而失控而加速；以及金屬豐度過高導致其恆星風等因素下質量損失過重，其損失的又是以外殼的氫層燃料為主，也造成縮短壽命；雖然質量受損而減小又延長壽命，但往往沖抵不了之前的壽命縮短[24]；此時低金屬豐度+高速自轉可能為延壽效果最長的組合），靠近O/B邊界的B0V的壽命通常在600萬年至1500萬年左右。[21][23][4][6][7][8][25][26][22]

大質量恆星的初始岩屑盤質量更大，在相同金屬元素比例下則金屬總質量更大、固體供給更充足，可以提高固體碰撞增長的速度、從而提高行星/衛星擁有的金屬核質量比例，在其他條件相當時加速岩石星球的核芯增長與行星/衛星胚胎形成。這對該類恆星的行星系統的初始演化和富集礦物具有優勢[27]，之後則劣勢明顯——主序星壽命太短、行星系統的演化時間不足，更強的恆星風（A型主序星的恆星風和耀斑活動比F/G/K/M恆星更弱，但從B型主序星開始則恆星風和恆星劇烈活動逐漸顯著增強[16][28][29][30][31][32]）和極高頻率電磁輻射（重力昏暗雖然可以減輕恆星赤道面的紫外輻射和表面溫度，但只能讓A型主序星和F型主序星變得宜居，難以緩解2.5倍以上太陽質量的B型恆星的紫外輻射和X射線[33][34]）對行星大氣層和岩石層的破壞較為嚴重。[35][23]

目前已發現的擁有系外行星的B型主序星有HD 142250（HIP 77900，約3.74倍太陽質量，B6V主序脈動變星，其伴星介於行星與褐矮星之間）、HD 195689（KELT-9）、HD 129116（HIP 71865，是雙星系統且主星質量為太陽的約6倍左右、光譜為B3V，b Centauri b為其行星）、HIP 78530、HIP 79098、HD 100546等。[36][37][38][27]由於觀測條件的限制（類地行星對相對較大質量恆星的引力擾動和光線擾動都太弱，難以觀測），目前發現的大多為類木行星，但不排除其有大質量的岩石衛星。約2.75倍太陽質量的B9V恆星的宜居帶距離大約在 4—9 天文單位 左右，假如位於宜居帶外側且初始溫室氣體濃度較高、此後逐漸下降，在極端有利條件（假設主序星在極高金屬豐度、極快恆星自轉下延壽，且宜居帶外側星球的溫室氣體濃度變化合理，相當於把主序星階段的90%以上的時間都用上）下可能有9~11億年以上的演化時間，但以地球的生命演化速度來看，即便如此也僅能有類似於細菌、古菌、藍藻等的原始生物；約18倍太陽質量的B0V恆星的宜居帶距離大約在 110—250 天文單位左右，即使在極端有利條件下也僅有1500萬年左右的演化時間，其宜居帶只具有天文學意義而幾乎沒有行星學/生命學意義。[39][40][25][26]

相關條目

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參考資料

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