luda 一般来说，正常的恒星根据光谱特征分为O、B、A、F、G、K、M型。此分类顺序还表示O-Star温度最高和M-Star温度最低的温度序列。随着观测技术的发展，最近发现了更冷的L型和T型，甚至是最冷的Y型恒星。
对恒星的大多数认识几乎都来自常见的F、G、K恒星，但作为第一颗O星，其质量一般超过16个太阳质量，温度在3万度以上，光度至少有数万个太阳光道，与我们常见的F、G、K恒星相比，O星具有独特的性质。
图1。各种光谱类型的大小和颜色对比度(图片来源： Wikimedia Commons)
矮星阶段
O型星光的区分标准与我们常见的F、G、K星的区分标准本质上是不同的。o星的光度取决于星风强弱，常见的F、G、K星取决于核心区域是否存在氢气燃烧。当f、G、K星的能量来自中心的氢燃烧时，我们说它们是矮星。否则不是矮星。但是，在O-Star的情况下，当中央氢还在燃烧时，其表面的星风可能已经很大，受星风影响的一些线(如He II4686)已经进行了强发射，被列为O型超级星，但从常见的冷星光也区分标准来看，此时它应该是矮星。
O-Star的质量一般超过16个太阳质量，温度在3万度以上，但可见光波段的颜色是1个质量和近2个太阳质量，温度与1万度A-Star相差不大。这是因为O-Star的辐射主要在紫外线波段，温度的增加对可见光波段的颜色没有太大影响。
O-Star的寿命非常短。120颗太阳质量的O-Star寿命只有300万年，但质量最小的O-Star寿命只有1300万年，因此这些O-Star在一生中往往不能离开出生星云。深埋在星云深处，有厚厚的灰尘阻隔，有很大的消光和红花，颜色变得很暗，变红，看起来和一般的F、G、K型冷星差不多，所以仅凭测光色无法将O型星从众多银盘场恒星中区分出来(见图2)。
图2。M42猎户座星云内部的质量恒星照亮了周围的星云(见图：图)
很难发现幼儿时期的主要咒语O型星。因为新生的O星经常被尘气深深埋在里面，所以不容易被发现。他们制造足够强的星风，驱散周围的物质，我们观测的时候，它们可能已经离开英灵的主顺很久了。但是我们看到星风很小的O星，把这个星风很小的O星看作最接近英灵主顺的星。
由于O星的温度非常高，所以矮星的大气模型也不能用描述F、G、K型冷星大气的局部热平衡方程来描述，只能用非局部热平衡方程来描述。基于局部热平衡的Kurucz模型在50，000度时也无法生成O-Star的He II线。描述目前流行的几种逐列大气的非局部热平衡模型可以很好地在O型星上生成He II线。(威廉莎士比亚，美国作家)。
O-Star谱在矮星阶段也经常在短时间内变化。这种变化往往是双星或多星造成的。因为质量大的恒星往往位于双星系统，甚至是多星系统，70%以上的质量星位于附近的双星系统，随着进化，可以与同伴进行物质交流。这种接近的双星很难从光度中分离出来。所以我们看到的O星光谱实际上是两个或更多恒星的混合光谱。图3显示了两次观察到的HD 46966频谱之间的变化。还有很多O星受星风的影响，光谱也会变，但还是不太明白星风为什么会变。
我们也很难从光谱类型直接得出O-Star的质量。对于常见的冷恒星来说，如果知道光谱，其质量和进化状态基本上可以确定。但是，对于O-Star，光谱类型只能对应于一个大质量范围。根据Geneva提出的进化曲线，相当于一颗O4 V星的质量范围约为35 ~ 85个太阳质量。
图3。HD 46966在两次观测中光谱中He和H线的变化(图源：李光伟)
周顺后进化
O-Star在主顺序阶段的光度能量变化约为0.2-0.4dex，但在主顺序之后，光度变化宽度非常小。也就是说，处于进化末期的O-STAR的光度与周书光度相差不大。因此，O-Star的光度主要由初始质量决定，与其进化阶段关系不大(见图4)。
图4。质量恒星的Geneva进化轨迹(图：Ekstrom et al. 2012)
太阳质量小于25颗的O型星可以进化成红色超级明星(RSG)。但是金属丰度越大，成风越强，越容易吹外包层，所以金属丰度越高。
低，外包层越容易保留，进而越容易演化到红超巨星阶段。超过60个太阳质量的O型星，可以直接演化到Wolf–Rayet（WR）星。但是金属丰度越高，星风越强，越容易把恒星的外包层吹掉，依次把N、C和O裸露出来，形成WN、WC和WO型Wolf–Rayet星。从而金属丰度越高，质量小的O型星越容易形成Wolf–Rayet星。
影响O型星演化的其他因素
自转对大质量恒星演化很重要。因为高速自转会导致大质量恒星内部的物质混合，进而把外面新鲜的核燃料氢带入进核心区域，从而改变了恒星的演化轨迹，同时也延长了恒星的寿命。特别地，在低金属丰度情况下，大质量恒星可以直接往更蓝更热的方向演化。图5左图是一个质量为15个太阳，自转速度为300km/s的大质量恒星内部子午环流情况；而右图是大麦哲伦云中的大质量恒星在不同自转速度下的演化轨迹。
大质量恒星在金属丰度极低的情况下，由于星风很弱，可以形成超大质量的恒星，其质量甚至达到1000个太阳质量。
图5. 左图来自Maeder & Meynet 2012；右图来自N. Langer 2012
O型星死亡及其产物
O型星死亡时会成为核塌缩超新星。我们可以通过确定这些超新星爆炸前究竟是WR、LBV、RSG甚至YSG，来了解和约束大质量恒星的演化模型和超新星爆炸机制。伽马射线长暴被认为是高速自转的大质量恒星在死亡时的绚丽烟花。我们甚至看到了宇宙形成仅仅5亿年时的伽马射线长暴。
产生引力波事件的双黑洞系统，有可能来自于两颗高速绕转的大质量恒星。当两个大质量恒星处在双星系统中进行高速绕转，其自转速度与轨道速度同步时，高速自转会导致很强的内部混合，这种混合会源源不断的把新鲜的氢燃料带入核心区域，所以直到把所有燃料耗尽时，恒星内部都不会产生分层，从而整个星体不会膨胀，反而越来越小，直到最后燃料耗尽，两者都变成几十个太阳质量的黑洞，进而并合产生被LIGO探测到的引力波（见图6）。
图6. LIGO 探测到大量的几十个太阳质量的双黑洞并合事件（图源：见图片）
LAMOST在O型星研究中的贡献
O型星非常稀少，据估计银河系内只有几万颗O型星。当今最大的O型星星表库，只包含590颗O型星，这是人类积攒了上百年的观测成果。而LAMOST一次性就发现135颗新的O型星，极大的增加当前的星表库。基于LAMOST的O型星表，找到了目前银河系自转速度最快的恒星和自转速度最快的O型氮超丰矮星，同时也第一次给出了氮超丰O型星的起源解释。未来对LAMOST发现的O型星进行研究，将会拓展人类的对O型星的认识。
图7. 银河下的郭守敬望远镜LAMOST（图源：陈颖为）
总结
O型星的一些性质和我们常见的FGK型有很大的不同。本文罗列了一些O型星的特殊性质。LAMOST等巡天光谱数据和将来中国空间站望远镜低色散光谱将会帮助我们更加深入的了解O型星及其演化。
作者简介：李广伟，中国科学院国家天文台副研究员，研究领域主要为：恒星天体物理，和天文技术与方法。
文稿编辑：赵宇豪
来源： 光明网