2.1 白矮星光谱的分类

第1章中的图1.3下横坐标展示了恒星的光谱型。本小节将详细介绍白矮星的光谱分类。表2.1为白矮星光谱的分类及对应光谱的主要特征 ^［22］ 。

表面富含氢大气的白矮星称为DA型白矮星，该类型白矮星大约占白矮星总数的80％，在白矮星有效温度的高温端到低温端（约150 000K～4 000K）均有分布。图2.1是来自SDSS SkyServer DR7/tools/Visual Tools/Quick Look路径，通过赤经赤纬搜索下载的DA型脉动白矮星GD 154的光谱。天体的坐标可以通过SIMBAD Astronomical Database网站查询获得。图中的巴尔末吸收线非常明显，如H _α （氢原子中的电子从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级），H _β （氢原子中的电子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级），H _γ （氢原子中的电子从n＝5的能级跃迁到n＝2的能级）等。图中光谱的波长范围大约是3 800埃到9 200埃，长波段除了吸收线外呈现良好的连续谱。

表面富含中性氦大气的白矮星称为DB型白矮星。该类型白矮星的有效温度范围大约是32 000K～12 000K。图2.2是来自SDSS DR7中的DB型脉动白矮星CBS 114的光谱，图中光谱的波长范围大约是3 800埃到9 200埃。氦原子包含两个核外电子（费米子），由费米子组成的体系的波函数必须是反对称的。总的波函数是坐标函数和自旋函数的乘积，两电子自旋相互反平行的态为独态，相互平行的态为三重态，氦原子的光谱比氢原子的光谱复杂 ^［23］ 。

图2.3为Beauchamp等人得到的8颗DB型脉动白矮星的可见光波段光谱 ^［24］ 。这8颗星的光谱波长范围约为3 700埃～5 100埃，其中7颗星位于北天区，EC 20058－5234位于南天区。在EC 20058－5234的短波端波长小于4 100埃处出现了仪器设备的问题 ^［24］ 。不考虑EC 20058－5234的短波端仪器设备问题，这8颗DB型脉动白矮星的光谱图像大致相同，吸收线的宽度、深度、位置均大致相同，感兴趣的读者可以根据量子力学知识详细计算与吸收线波长相对应的能级跃迁情况。

表面富含电离氦大气的白矮星称为DO型白矮星，也可能含有He I线和H线，有的也可能含有C线和O线。该类型白矮星的有效温度范围一般在180 000K～45 000K内。图2.4是Jahn等利用哈勃空间望远镜和远紫外分光探测器（Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer，FUSE）对DO型脉动白矮星PG 1159－035的高精度紫外观测得到的光谱以及拟合光谱图 ^［25］ 。图2.4中波长范围是910埃～1 730埃，可以看出DO型脉动白矮星PG 1159－035的光谱中包含丰富的He II线、C线和O线。数据分析表明，该星大气成分中He的质量分数约为33％，C的质量分数约为50％，O的质量分数约为17％ ^［25］ 。

对于表2.1中其他光谱类型的白矮星，这里不再一一介绍。另外，用字母“V”来表示变星。有关脉动白矮星的知识将在后续章节中陆续介绍。