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A型主序星

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（重定向自A V star）
参见：恆星光譜 § A型
藝術家對聯星天狼星A和天狼星B的印象。天狼星A是一顆A型主序星，是兩者中較大的一顆。

A型主序星（AV星）或A矮星），也稱白色主序星，是一顆主序星（燃燒氫的恆星），分類上屬於光譜類型A和光度類別V（數字的五）。這類恆星的光譜由強氫巴耳末吸收線定義[1]。它們的質量在1.4 到 3.1太陽質量之間，表面的溫度在7,600到10,000K之間，寿命大多在4亿年至30亿年。[2][3][4][5][6]在附近的亮星例子為牛郎星（A7V），天狼星A（A1V）和織女星（A0V）。A型主序星沒有對流層，因此預期不會有磁發電機。此外，由於它們沒有強烈的恆星風，它們缺乏產生X射線發射。[7][8]A型主序星在恒星中的占比大约为0.625%[9]。

光譜標準星

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典型A型主序星的性質[10][11][12][13][14]
光譜
類型 		質量 (M☉) 半徑 (R☉) 光度 (L☉) 有效
溫度
(K) 		色
指數
(B − V)
A0V 2.18 2.193 38.02 9,700 0.00
A1V 2.05 2.136 30.90 9,300 0.04
A2V 1.98 2.117 23.99 8,800 0.07
A3V 1.93 1.861 16.98 8,600 0.10
A4V 1.88 1.794 13.49 8,250 0.14
A5V 1.86 1.785 12.30 8,100 0.16
A6V 1.83 1.775 11.22 7,910 0.19
A7V 1.81 1.750 10.00 7,760 0.21
A8V 1.77 1.747 9.12 7,590 0.25
A9V 1.75 1.747 8.32 7,400 0.27

修訂後的耶基斯圖集系統[15] 列出了A型光譜矮星標準恆星的密集網格，但並非所有這些恆星都作為標準倖存至今。A型主序矮星中MK光譜分類系統的「錨點」和「匕首標準」，即那些多年來保持不變並可以考慮定義該系統的標準恆星，是織女星（A0 V）、天璣（大熊座γ，A0 V）和北落師門（南魚座α，A3 V）[16][17]。摩根（Morgan）和基南（Keenan）對MK分類的開創性回顧（1973）[17]沒有在A3 V和F2 V類型之間提供任何匕首標準。HD 23886在1978年被建議為A5 V的標準[18]。

理查·格雷（Richard Gray）和羅伯特·加裡森（Robert Garrison）在1987年和1989年的兩篇論文中提供了對A矮星光譜序列的最新貢獻[19][20]。他們列出了各種快速和緩慢旋轉的A型矮星光譜標準，包括HD 45320（A1 V）、HD 88955（A2 V）、長蛇座2（A7 V）、小獅座21（A7 V）和鯨魚座44（A9 V）。除了摩根的論文和格雷與加里森論文提供的MK標準外，人們偶爾也會看到獅子座δ（A4 V）被列為標準。沒有公佈的A6 V和A8 V標準星。

摩根-肯納光譜分類。

晚A型主序星与早F型主序星之间的界限相对比较模糊，A9V–F0V 处的判据（巴耳末系逐渐变弱、Ca II K 线与金属线群逐渐变强、再叠加恒星自转展宽与金属丰度差异）会让不同观测与分类者出现1个子型左右的分歧。与一些“有硬判据”的边界（如O/B分界线最初由He II 线的出现/消失界定，后来则明确修补为波长438.7奈米的谱线强度比420.0奈米强的归类为B0型，反之为O9型）等相比，A/F的分界确实更主观一些。[21][22][23]

寿命和行星系统

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A型恆星很年輕（很多只有幾億年的年龄，但严格来说相当一部分恆星的年龄并不是很确定，且在估算年龄方法上往往偏保守[24][25]），並且許多A型恆星發出的紅外線（IR）輻射超出了預期值。這種紅外過量可歸因於能形成行星的岩屑盤塵埃發射[26]。 調查表明，大質量行星通常在A型恆星周圍形成，然而這些行星很難使用都卜勒光譜方法探測到。這是因為A型恒星通常旋轉得非常快，因此譜線非常寬，使得很難量測由軌道上的行星引起的微量都卜勒頻移[27]。然而，這種類型的大質量恆星最終演化成一個更冷的紅巨星，在接近或达到次巨星和红巨星阶段时大多已经自转速度大幅减慢，因此可以使用逕向速度法進行測量[27]。截至2011年初，在演化的K巨星周圍發現了大約30顆類木星行星，包括北河三（雙子座β）、少衛增八（仙王座γ）和左樞（天龍座ι）。圍繞各種恆星的都卜勒調查表明，已发现的大約每6顆質量是太陽兩倍的恆星中就有1顆被一顆或多顆木星大小的行星繞行著，而已发现的類太陽恆星的軌道上只有1/16[28]。

已知有行星围绕特徵的A型近地恒星包括HD 15082、老人增四（繪架座β）、 HR 8799、HD 95086和HD 133112（WASP-189）等[29][30]，北落师门是否有明确行星存在争议。

一些中文资料显著低估了比太阳质量更大的恒星的寿命（例如认为A型主序星的寿命上限只有10亿年，认为F型主序星的寿命上限只有40亿年，都过度低估），且高估了这些恒星的紫外辐射问题（恒星自转等因素会削弱宜居带受到的各种辐射）。A型主序星的质量通常在太阳的1.4倍至3.1倍左右，而F型主序星的质量上限在太阳的约1.7倍左右（质量上限和下限均受金属丰度和恒星年龄两方面因素影响），太阳寿命约105亿年，但简化为约100亿年来计算[31]，按照恒星寿命反比于质量的2.5次方来计算（即使按3次方来计算也上限远不止10亿年，而且对于碳氮氧循环为主的恒星而言，应该反比于质量的2.5次方而非3次方），处在A/F边界的约1.7倍太阳质量（金属丰度与太阳相当）的A9V恒星的基础寿命为约26.5亿年，处在B/A边界的约3倍太阳质量的A0V恒星（金属丰度与太阳相当）的基础寿命为约6.4亿年。戴森球计划中则将A型主序星的寿命描述为10亿年至30亿年[32]（但游戏仅供参考），天文研究资料例如astro.vaporia.com将A型主序星的寿命计算为15亿年至40亿年[6]（可能高估平均值）。

除质量所对应的基础寿命以外，恒星的金属丰度高（一些中文资料称金属丰度高会减寿是错误的，金属丰度高会增加恒星的不透明度而降低核聚变速率，同等质量下光谱/表面温度和亮度均偏暗，中等质量恒星显著延寿，小质量恒星本来就核聚变过慢因此仅较低比例延寿，大质量恒星可能减寿）和恒星自转速度快（一些中文资料称自转速度快会减寿是错误的，自转速度越快则促进恒星的中外层的氢进入核心层的碳氮氧循环中以提高氢利用率以延寿，从F型主序星开始有明显效果，对A/B型主序星效果最好；而完全对流的小质量恒星全体进行质子—质子链反应因此无法再提高氢利用率，晚G/K/早M型主序星不完全对流因此存在对氢的浪费、但是它们只依靠质子—质子链反应因此核心层的氢离子浓度远高于中外层，导致浓度差的压力阻止通过自转让中外层的氢进入核心层、也延寿不明显；金属丰度越高则提高碳氮氧循环比重、增强自转快的延寿效果和最低质量门槛）可以延长寿命、反之则缩短寿命。低金属丰度、低自转的B/A交界处的A型主序星寿命仅3~4亿年，高金属丰度、极快自转的A7V、A8V、A9V主序星的理论寿命可以达到30—40亿年（但多数只有20—30亿年），高金属丰度、极快自转的光谱在A/F边界来回波动的A-F主序脉动变星在理论上甚至可以延寿至40多亿年到50亿年以上，已经达到太阳系演化史（45.68亿年）的长度[33]，但需要非常严格的约束条件和计算模拟。[25][34][35][36][37][38][39][40][41]

宜居性

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一颗光谱为A0V的恒星的宜居带大约在 3.6—8 个天文单位，一颗光谱为A8V的恒星的宜居带大约在 2.4—4.5 个天文单位。传统观点大多认为A型主序星寿命短且紫外辐射过强，因此不适合孕育生命；但21世纪的新研究表明，紫外辐射是一把双刃剑，过强会破坏生态系统，过弱则不能驱动复杂有机物等的产生与演化（中等质量恒星的紫外辐射强于小质量恒星反而可能加速分子变异，甚至还可以给生命直接提供光解、体内合成特定分子的额外能量来源）[42][43][44][45][46]，只有0.8倍太阳质量至1.8倍太阳质量的恒星的紫外宜居带和可见光宜居带能够重合（包括了部分晚A型主序星）[47]。2022年的新研究则指出，质量为太阳1.3倍至2.2倍的A型主序星和F型主序星在快速自转的前提下，会使宜居带比不自转/慢自转的等效恒星更靠近，高速自转会导致重力昏暗，恒星的赤道面的重力减弱的同时，该面向的温度和辐射则显著低于恒星的两极面（且恒星表层的赤道半径会拉长，变成扁球形），行星轨道通常都在恒星的赤道面而非两极面，减轻了宜居带星球的紫外辐射（但如果行星轨道严重倾斜，则会导致紫外辐射的季节性周期变化）。[46]这意味着紫外宜居带和可见光宜居带重合的范围上移到了2.2倍左右太阳质量的恒星，参考已知的A型恒星HD 166473的年龄确定至少有10亿岁，其质量为太阳的2.29倍，且仍然处在主序星阶段，也证明这个质量水平的恒星的寿命没有某些理论中预测得那么短、仍然有一定的演化能力。[48]

此外，非磁性（磁性指硅、铬、锶、铕等元素的极端富集，并非整体金属丰度上升而是表面分层造成的“选择性异常”且慢速自转形成超强磁场；虽然恒星金属丰度高和自转速度快也会加重恒星风但对A/F星等程度较轻，毕竟宜居带较为遥远且恒星基础活动偏温和，只要恒星磁场不是很强就不要紧，大多数A星都是非磁性[49][50]）的A型主序星的宜居带的恒星风问题和耀斑活动问题都是所有恒星分类中程度最轻的（F型主序星则居于第二位），仅从特定方面来看其实是核反应最稳定的恒星，也有利于天体演化。A型主序星其实并没有常见误解中的恒星各种活动过度剧烈等显著不稳定因素，即使紫外辐射偏强也可以由重力昏暗和大气层、磁场来冲抵，它的最大问题只在于，晚A型主序星的宜居带能否在15—40亿年的时间窗口内完成复杂的进化过程。[7][8][51][52][53][54][55][46]

例子

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40光年以內：

名稱 恆星
類型 		星座 vis Mag 質量
(M☉) 		半徑
(R☉) 		光度
(L☉) 		距離
(ly)
天狼星 A0mA1 Va 大犬座 −1.47 2.063 1.711 25.4 8.60 ± 0.04
牛郎星 A7 V 天鷹座 0.76 1.79 1.63–2.03 10.6 16.73
織女 A0 Va 天琴座 0.026 2.135 2.362 × 2.818 40.12 25.04
北落師門 A3 V 南魚座 1.17 1.91 1.84 16 25.1
五帝座一 A3 V 獅子座 2.14 1.78 1.73 15 35.8
壘壁陣四 A5 IV 摩羯座 2.83 2.0 1.91 11 38.6

壘壁陣四可能是一顆次巨星或巨星，牛郎星是一顆演化阶段和年龄都有爭議的恒星（约1.86倍太阳质量，金属丰度低，预计主序星阶段寿命 15—20 亿年，目前年龄约 12—14 亿岁，可能略微偏离典型主序星阶段，但尚未成为典型次巨星[56][57][58]）。此外，天狼星是夜空中最亮的恆星（也是金属丰度显著偏高的近邻恒星）[59]。

相關條目

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參考資料

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