科學研究充滿未知,尤其是新的領域,探索的過程中需要不斷的嘗試,從錯誤中學習,恆星光譜的分類也是如此。
威廉敏娜.弗萊明(Williamina Fleming, 1857-1911)以氫的吸收線強弱作為恆星光譜的依據,最強的氫吸收線分類為A,次強的為B,依此類推。因為弗萊明做得相當成功,哈佛天文台台長愛德華.皮克林(Edward Pickering)決定聘雇更多女性員工。雇用女性的另一個原因是,她們願意以很低的薪資工作,她們的薪資比當時的男性低很多。
哈佛大學天文台裡正在做恆星光譜分類的女性員工。圖片取自維基百科
重新排列組合
安妮.詹普.坎農(Annie Jump Cannon, 1863-1941)小時候母親教她認識星座,後來她到著名的衛斯理學院學習物理與天文,在衛斯理學院拿到學士和碩士學位。1896年,坎農到哈佛大學天文台擔任助理,跟弗萊明一樣處理大量的恆星光譜。
坎農到哈佛大學天文台工作前,因為疾病,耳朵已經聽不見,這讓她在社交上出現困難。不過失聰並不影響科學研究,反而讓她更專注於工作,坎農分類恆星光譜的效率比其他人高。
弗萊明比較像是做單純的光譜分類,沒有留意各種光譜之間的關係。坎農把弗萊明的分類去蕪存菁,重新整理,而且發現各類恆星光譜之間有前後關係。
弗萊明只考慮氫的譜線做光譜分類,坎農做分類時,還考量其他物質的吸收線。恆星的光譜中除了氫,還有其他物質的吸收線,例如氦、鈣、鈉和一氧化鈦。這些物質的吸收線強度跟恆星光譜型有關,氦吸收線只出現在O和B型星,鈣吸收線隨著F和G型星漸漸變強,到K型星的光譜中最明顯,到M型星時再變弱,一氧化鈦吸收線出現在K和M型星,M型星又比K型星的強。
坎農最後得到以O、B、A、F、G、K、M的順序排列光譜型。這樣的排列方式,O和B型星反而排在氫吸收線最強的A型星之前,1901年坎農發表她的恆星光譜目錄。
O、B、A、F、G、K、M恆星光譜,可以看見各種元素的吸收強度變化。圖片取自維基百科
由高至低排列
如果用音符來比喻,弗萊明比較像是分析音符的種類,而坎農的貢獻就像是把各種音符依照高低排列,得到Do、Re、Mi、Fa、So、La、Si的順序。
另外,坎農還進一步把各類光譜再細分為10,例如A型星從A0到A9,A0的前面是B9,A9之後是F0。坎農發展出來的分類法稱為哈佛光譜分類,後來的天文學家都以哈佛分類為標準做恆星光譜分類。
坎農的光譜分類很重要,這要歸功於哈佛天文台的光譜觀測影像,因為龐大的光譜資料量,才能讓坎農分析歸納出結果。
坎農把恆星光譜依照O、B、A、F、G、K、M排列分類,這是她歸納得到的結果,但是科學家當時並不知道光譜型順序的意義是什麼?
現在天文學家已經了解,O、B、A、F、G、K、M代表恆星不同的表面溫度,O型星是表面溫度最高的恆星,B型星次之,接下來的光譜型溫度愈來愈低,M型星是表面溫度最低的恆星。
對於一般人來說,O、B、A、F、G、K、M不容易記起來,但是可以用一句口訣幫助記憶,Oh! Be A Fine Guy/Girl Kiss Me。這句話應該是星星對我們說的吧,畢竟不管男生或女生大家都愛星星!
關於作者:李昫岱,屋頂上的天文學家主理人,中央大學天文所博士,曾經於中央研究院天文所和美國伊利諾大學厄巴納-香檳分校從事研究工作,目前在中正大學教授天文通識課。天文跟其他語文一樣,有自己的文法和結構,唯一的不同是天文寫在天上!現在的工作是用科學、藝術和文化的角度,解讀、翻