ยักษ์เหลือง

ดาวยักษ์สีเหลือง ( YSG ) คือดาวฤกษ์โดยทั่วไปมีประเภทสเปกตรัม F หรือ G และมี ระดับความสว่าง ระดับดาวยักษ์ (เช่น Ia หรือ Ib) เป็นดาวฤกษ์ที่วิวัฒนาการออกจากลำดับหลักขยายตัวและสว่างขึ้นเรื่อยๆ

ดาวยักษ์สีเหลืองมีอุณหภูมิสูงกว่าและมีขนาดเล็กกว่าดาวยักษ์สีแดงตัวอย่างที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ได้แก่ดาวเหนือ (Polaris) , อัลฟา เลโพริส (Alpha Leporis) , อัลฟา เพอร์เซ (Alpha Persei) , เดลตา คานิส เมเจอร์ริส (Delta Canis Majoris)และไอโอตา สกอร์ปิ (Iota¹ Scorpii ) ดาวเหล่านี้หลายดวงเป็นดาวแปรแสง ส่วนใหญ่เป็น ดาวแปรแสงเซเฟอิดแบบสั่นไหวเช่นเดลตา เซเฟอิ (δ Cephei)เอง

สเปกตรัม

โดยทั่วไปแล้วดาวยักษ์สีเหลืองจะมีสเปกตรัมประเภท F และ G แม้ว่าบางครั้งอาจรวมดาวประเภท A ตอนปลายหรือ K ตอนต้นไว้ด้วยก็ตาม^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} สเปกตรัมประเภทเหล่านี้มีลักษณะเฉพาะคือเส้นไฮโดรเจนที่แรงมากในคลาส A อ่อนลงในคลาส F และ G จนกระทั่งอ่อนมากหรือไม่มีเลยในคลาส K เส้นแคลเซียม H และ K ปรากฏในสเปกตรัม A ตอนปลาย แต่แรงกว่าในคลาส F และแรงที่สุดในคลาส G ก่อนที่จะอ่อนลงอีกครั้งในดาวที่เย็นกว่า เส้นของโลหะไอออนไนซ์แรงในคลาส A อ่อนกว่าในคลาส F และ G และไม่มีในดาวที่เย็นกว่า ในคลาส G ยังพบเส้นโลหะที่เป็นกลางพร้อมกับแถบโมเลกุล CH ด้วย^{[ 4 ]}

กระจุกดาว RSGC1ขนาดใหญ่ประกอบด้วยดาวยักษ์แดง 14 ดวงและดาวยักษ์เหลือง 1 ดวง^{[ 5 ]}

ดาวฤกษ์ยักษ์ใหญ่ถูกระบุในการจำแนกสเปกตรัมของ Yerkesโดยใช้คลาสความสว่าง Ia และ Ib โดยบางครั้งมีการใช้คลาสระดับกลาง เช่น Iab และ Ia/ab คลาสความสว่างเหล่านี้ถูกกำหนดโดยใช้เส้นสเปกตรัมที่ไวต่อความสว่าง ในอดีต ความเข้ม ของเส้น Ca H และ Kถูกนำมาใช้สำหรับดาวสีเหลือง เช่นเดียวกับความเข้มของเส้นโลหะต่างๆ^{[ 6 ]} เส้นออกซิเจนที่เป็นกลาง เช่น เส้นสามเส้นที่ 777.3 นาโนเมตร ก็ถูกนำมาใช้เช่นกัน เนื่องจากมีความไวต่อความสว่างอย่างมากในช่วงสเปกตรัมที่หลากหลาย^{[ 7 ]} แบบจำลองบรรยากาศสมัยใหม่สามารถจับคู่ความเข้มและโปรไฟล์ของเส้นสเปกตรัมทั้งหมดได้อย่างแม่นยำเพื่อให้ได้การจำแนกสเปกตรัม หรือแม้กระทั่งข้ามไปยังพารามิเตอร์ทางกายภาพของดาวโดยตรง แต่ในทางปฏิบัติ คลาสความสว่างมักจะถูกกำหนดโดยการเปรียบเทียบกับดาวมาตรฐาน^{[ 4 ]}

ดาวฤกษ์มาตรฐานสเปกตรัมยักษ์สีเหลืองบางดวง: ^{[ 8 ]}

คุณสมบัติ

การเปรียบเทียบขนาดของดวงอาทิตย์ดาวฤกษ์ยักษ์สีเหลืองโพลาริสและอัลฟาเลโพริส (อาร์เนบ) และดาวฤกษ์ยักษ์สีแดง จำนวนมาก

ดาวยักษ์สีเหลืองมีช่วงอุณหภูมิที่ค่อนข้างแคบซึ่งสอดคล้องกับประเภทสเปกตรัมของพวกมัน ตั้งแต่ประมาณ 4,000 K ถึง 7,000 K ^{[ 9 ]} ความสว่างของพวกมันมีตั้งแต่ประมาณ1,000 L ขึ้นไป โดยดาวที่สว่างที่สุดมีความสว่างเกิน100,000 L ความสว่างสูงแสดงให้เห็นว่าพวกมันมีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์มาก ตั้งแต่ประมาณ³⁰ R ☉ หลายร้อยR ^[¹⁰ ]

เหลืองมีความแตกต่างกันอย่างมาก ตั้งแต่น้อยกว่าดวงอาทิตย์สำหรับดาวฤกษ์เช่นW Virginisไปจนถึง20 M☉หรือมากกว่า (เช่นV810 Centauri ) แรงโน้มถ่วงพื้นผิวที่สอดคล้องกัน (log(g) cgs) อยู่ที่ประมาณ 1–2 สำหรับดาวยักษ์มวลมาก แต่สามารถต่ำถึง 0 สำหรับดาวยักษ์มวลน้อย^[⁹^]^[¹¹^]

ดาวยักษ์สีเหลืองเป็นดาวที่หายาก พบได้น้อยกว่าดาวยักษ์สีแดงและดาวลำดับหลัก มาก ใน M31 (กาแล็กซีแอนโดรเมดา)พบดาวยักษ์สีเหลือง 16 ดวงที่เกี่ยวข้องกับวิวัฒนาการจากดาวประเภท O ซึ่งมีอยู่ประมาณ 25,000 ดวงที่มองเห็นได้^{[ 12 ]}

ความแปรปรวน

ดาวยักษ์สีเหลืองจำนวนมากอยู่ในบริเวณของแผนภาพ HRที่เรียกว่าแถบความไม่เสถียรเนื่องจากอุณหภูมิและความสว่างของพวกมันทำให้พวกมันไม่เสถียรทางพลศาสตร์ ดาวยักษ์สีเหลืองส่วนใหญ่ที่สังเกตได้ในแถบความไม่เสถียรคือดาวแปรแสงเซเฟอิดซึ่งตั้งชื่อตามδ Cepheiซึ่งมีการสั่นไหวด้วยคาบที่กำหนดไว้อย่างชัดเจนซึ่งสัมพันธ์กับความสว่างของพวกมัน นั่นหมายความว่าพวกมันสามารถใช้เป็นเทียนมาตรฐานในการกำหนดระยะทางของดาวฤกษ์โดยรู้เพียงคาบการแปรผันของพวกมัน ดาวแปรแสงเซเฟอิดที่มีคาบยาวกว่าจะเย็นกว่าและสว่างกว่า^{[ 13 ]}

มีการระบุตัวแปรเซเฟอิดสองประเภทที่แตกต่างกัน ซึ่งมีความสัมพันธ์ระหว่างคาบและความสว่าง ที่แตกต่างกัน : ตัวแปรเซเฟอิดแบบคลาสสิกเป็นดาวฤกษ์มวลมากอายุน้อยในกลุ่มประชากร I ; เซเฟอิดประเภท IIเป็นดาวฤกษ์อายุมาก ใน กลุ่มประชากร IIที่มีมวลน้อย รวมถึงตัวแปร W Virginis , ตัวแปร BL Herculisและตัวแปร RV Tauriเซเฟอิดแบบคลาสสิกมีความสว่างมากกว่าเซเฟอิดประเภท II ที่มีคาบเดียวกัน^{[ 14 ]}

ดาวแปรแสง R Coronae Borealisมักจะเป็นดาวยักษ์สีเหลือง แต่การแปรแสงของพวกมันเกิดจากกลไกที่แตกต่างจากดาวแปรแสงเซเฟอิด ในช่วงเวลาที่ไม่แน่นอน พวกมันจะถูกบดบังด้วยการควบแน่นของฝุ่นรอบดาวฤกษ์ และความสว่างของพวกมันจะลดลงอย่างมาก^{[ 15 ]}

วิวัฒนาการ

ดาวยักษ์คือดาวฤกษ์ที่วิวัฒนาการออกจากลำดับหลักหลังจากใช้ไฮโดรเจนในแกนกลางหมดแล้ว ดาวยักษ์สีเหลืองเป็น กลุ่มดาวฤกษ์ ที่มีความหลากหลายโดยอยู่ในกลุ่มดาวฤกษ์ที่อยู่ในหมวดหมู่มาตรฐานของแผนภาพ HR ในช่วงวิวัฒนาการที่แตกต่างกัน

ดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่า8–12 M☉ จะใช้เวลาหลายล้านปีอยู่ในลำดับหลักในฐานะดาวฤกษ์ประเภท O และ B ตอนต้น จนกระทั่งไฮโดรเจนหนาแน่นในแกนกลางของพวกมันหมดไป นั้นพวกมันจะขยายตัวและเย็นลงจนกลายเป็นดาวยักษ์ พวกมันจะใช้เวลาหลายพันปีในฐานะดาวยักษ์สีเหลืองในขณะที่เย็นลง จากนั้นจะใช้เวลาหนึ่งถึงสี่ล้านปีในฐานะดาวยักษ์สีแดง โดยทั่วไปแล้ว ดาวยักษ์มีสัดส่วนน้อยกว่า 1% ของดาวฤกษ์ทั้งหมด แม้ว่าจะมีสัดส่วนที่แตกต่างกันในยุคแรกๆ ของจักรวาลที่มองเห็นได้ ระยะเวลาที่ค่อนข้างสั้นและความเข้มข้นของสสารอธิบายถึงความหายากของดาวฤกษ์เหล่านี้^[¹⁶^]

ดาวยักษ์แดงบางดวงเกิดปรากฏการณ์บลูลูปโดยจะร้อนขึ้นชั่วคราวและกลายเป็นดาวยักษ์เหลืองหรือแม้กระทั่งดาวยักษ์น้ำเงินก่อนที่จะเย็นตัวลงอีกครั้ง แบบจำลองดาวฤกษ์แสดงให้เห็นว่าบลูลูปขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีที่เฉพาะเจาะจงและสมมติฐานอื่นๆ แต่มีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นกับดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยในกลุ่มดาวยักษ์แดง ในขณะที่เย็นตัวลงเป็นครั้งแรกหรือเมื่อเกิดบลูลูปเป็นเวลานานพอสมควร ดาวยักษ์เหลืองจะข้ามแถบความไม่เสถียรและเกิดการสั่นไหวเป็นดาวแปรแสงเซเฟอิดแบบคลาสสิกที่มีคาบประมาณสิบวันขึ้นไป^{[ 17 ]}^{[ 18 ]}

ดาวฤกษ์มวลปานกลางจะออกจากลำดับหลักโดยการเย็นตัวลงตามกิ่งดาวกึ่งยักษ์จนกระทั่งถึงกิ่งดาวยักษ์แดงดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่าประมาณ2 เท่าของ มวล จะมีแกนฮีเลียมขนาดใหญ่พอที่จะเริ่มปฏิกิริยาฟิวชันก่อนที่จะกลายเป็นดาวเสื่อมสภาพ ดาวฤกษ์เหล่านี้จะเคลื่อนที่ในวงจรสีน้ำเงิน

สำหรับมวลระหว่างประมาณ5 M☉และ12 M☉วงสีน้ำเงินสามารถขยายไปถึงประเภทสเปกตรัม F และ G ที่ความสว่างถึงL☉ ดาวแปรแสงเซเฟอิดที่มีคาบสั้น วงสีน้ำเงินในดาวเหล่านี้สามารถคงอยู่ได้ประมาณ 10 ล้านปี ดังนั้นดาวยักษ์สีเหลืองประเภทนี้จึงพบได้บ่อยกว่าประเภทที่มีความสว่างมากกว่า^[¹⁹^]^[²⁰^]

ดาวฤกษ์ที่มีมวลใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์จะพัฒนาแกนฮีเลียมที่เสื่อมสภาพหลังจากที่พวกมันออกจากลำดับหลักและขึ้นไปถึงปลายสุดของกิ่งดาวยักษ์แดง ซึ่งพวกมันจะจุดไฟฮีเลียมในทันทีจากนั้นพวกมันจะหลอมรวมฮีเลียมในแกนกลางบนกิ่งแนวนอนด้วยความสว่างที่ต่ำเกินกว่าจะจัดว่าเป็นดาวยักษ์ใหญ่ได้

ดาวฤกษ์ที่ออกจากครึ่งสีน้ำเงินของกิ่งแนวนอนเพื่อจัดอยู่ในกิ่งยักษ์เชิงเส้นกำกับ (AGB) จะผ่านการจัดประเภทสีเหลืองและจะสั่นไหวเป็นตัวแปร BL Herculisดาวฤกษ์สีเหลืองดังกล่าวอาจได้รับ ระดับความสว่าง เป็นดาวยักษ์แม้จะมีมวลน้อย แต่ได้รับความช่วยเหลือจากการสั่นไหวที่สว่าง ใน AGB พัลส์ความร้อนจากเปลือกหลอมฮีเลียมของดาวฤกษ์อาจทำให้เกิดวงสีน้ำเงินข้ามแถบความไม่เสถียร ดาวฤกษ์ดังกล่าวจะสั่นไหวเป็นตัวแปร W Virginisและอาจถูกจัดประเภทเป็นดาวยักษ์สีเหลืองที่มีความสว่างค่อนข้างต่ำอีกครั้ง^{[ 14 ]}เมื่อเปลือกหลอมไฮโดรเจนของดาวฤกษ์มวลน้อยหรือปานกลางของ AGB ใกล้พื้นผิว ชั้นนอกที่เย็นจะสูญหายไปอย่างรวดเร็ว ซึ่งทำให้ดาวฤกษ์ร้อนขึ้น ในที่สุดก็กลายเป็นดาวแคระขาวดาวฤกษ์เหล่านี้มีมวลน้อยกว่าดวงอาทิตย์ แต่มีความสว่างที่อาจสูงถึง L☉ หรือสูงกว่า ดังนั้นพวกมันจะกลายเป็นดาวยักษ์สีเหลืองในช่วงเวลาสั้น ๆ เชื่อกันว่าดาวหลัง AGB จะสั่นไหวเป็น ตัวแปร RV Tauriเมื่อพวกมันข้ามแถบความไม่เสถียร^[²¹^]

สถานะวิวัฒนาการของดาวแปรแสง R Coronae Borealis ที่เป็นดาวยักษ์สีเหลือง ยังไม่ชัดเจน อาจเป็นดาวหลัง AGB ที่จุดประกายขึ้นใหม่โดยการระเบิดของเปลือกฮีเลียมในช่วงปลาย หรืออาจเกิดจากการรวมตัวของ ดาว แคระ ขาว ^{[ 22 ]}

คาดว่าดาวยักษ์สีเหลืองดวงแรกจะพัฒนาไปสู่ขั้นดาวยักษ์สีแดงโดยไม่มีซูเปอร์โนวา แกนกลางของดาวยักษ์สีเหลืองหลังดาวยักษ์สีแดงบางดวงอาจยุบตัวลงและกระตุ้นให้เกิดซูเปอร์โนวา ซูเปอร์โนวาจำนวนหนึ่งมีความเกี่ยวข้องกับดาวต้นกำเนิดดาวยักษ์สีเหลืองที่เห็นได้ชัดว่าไม่สว่างพอที่จะเป็นดาวยักษ์สีแดงหลังดาวยักษ์ หากได้รับการยืนยันแล้ว จะต้องหาคำอธิบายว่าดาวที่มีมวลปานกลางซึ่งยังมีแกนกลางเป็นฮีเลียมจะทำให้เกิดซูเปอร์โนวาแบบแกนยุบตัวได้อย่างไร ตัวเลือกที่ชัดเจนในกรณีดังกล่าวคือปฏิสัมพันธ์แบบไบนารีบางรูปแบบ^{[ 23 ]}

จากรายงานของนักดาราศาสตร์ชาวจีนในศตวรรษที่ 2/1 ก่อนคริสต์ศักราช ดาวฤกษ์ยักษ์แดงเบเทลจูสถูกอธิบายว่าเป็นสีเหลือง ซึ่งบ่งชี้ว่าอาจเป็นดาวฤกษ์ยักษ์เหลืองในเวลานั้น^{[ 24 ]}^{[ 25 ]}