B型主序星

B型主序星（B V），也稱蓝白色主序星，是燃燒氫的恆星，光譜分類為B，光度分類為V的主序星。這一類恆星的質量通常介於太陽的2.5至18倍左右，表面溫度載10,000至30,000K, Tables VII and VIII.，寿命跨度很大，大多在1000万年至9亿年左右Fritzewski D J , Aerts C , Mombarg J S G ,et al.Age uncertainties of red giants due to cumulative rotational mixing of progenitors calibrated by asteroseismology[J].ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2024, 684(1):13.DOI:10.1051/0004-6361/202449300.B-type starB. Pérez-Rendón,G. García-Segura,N. Langer.Evolutionary effects of rotation in massive stars and their circumstellar medium[J].Revista Mexicana De Fisica, 2008, 54.DOI:10.1088/0034-4885/71/11/116501.Meynet G , Maeder A .Stellar Evolution with Rotation V: Changes in all the Outputs of Massive Star Models[J].Astronomy & Astrophysics, 2000, 361(1):101-120.DOI:doi:10.1007/s001590000011.André,Maeder,Georges,等.Rotating massive stars: From first stars to gamma ray bursts[J].Reviews of Modern Physics, 2012.DOI:10.1103/RevModPhys.84.25.。B型恆星是非常明亮的藍色恆星。它們的光譜中有中性的氦線，在B2的類型中最為明顯，以及溫和的氫線。著名的B型主序星有瑶光、小斗二、东咸二、南船三、鸟喙四A、大陵五A和軒轅十四A等SIMBAD, entries on Regulus  and Algol A , accessed June 19, 2007.。B型主序星在恒星中的占比为约0.125%。

 简介 
這種恆星的哈佛光譜分類法刊登在哈佛恒星测光表修订版。在初始的严格定義上，B型恆星与O型恆星的光譜存在明确界限，B型恆星的藍紫色部分缺少一條氦的電離譜線，也就是沒有He II 线（氦原子失去两个电子的状态）Gray, R O . "A Digital Spectral Classification Atlas.".。所有的光譜類型，包括B型，都有細分的數值尾碼，表示它們與下一種類型接近的程度，因此B2是B型十分級中的第三級，比B0更接近A型。

但是，之後更精細的光譜顯示B0有氦的電離譜線；同樣的，A0也有微弱的中性氦線。隨後細分的光譜類型基於特定頻率的吸收線在恆星中強度，或是比較不同譜線的強度。例如，在MK分類系統中，波長438.7奈米的譜線強度比420.0奈米強的歸類為B0型。氫的巴耳末系譜線在B型中逐漸增強，並在A2型達到峰值（最大值）。電離的矽現被用來矽分B型的恆星，同時鎂線被用來區分溫度上的差異。

B型恆星在大氣層之外沒有日冕层，並且缺乏對流層。它們相比于較小的恆星（例如太陽），有更高的質量流失率，恆星風的速度大約是3,000公里/秒Araya, I., Cur'e, M., Machuca, N., Venero, R.O., Cu'ellar, S., Arcos, C., & Cidale, L.S. (2025). ISOSCELES project: A grid-based quantitative spectroscopic analysis of massive stars. Astronomy & Astrophysics.。B型主序星的能量來源是CNO循環的熱核融合。因為CNO循環對溫度非常敏感，能量的來源大量的集中在這類恆星的核心，結果是對流層出現在核心。這導致核融合產生的氦穩定的與氫燃料混合在一起。許多B型恆星有高速的自轉，恒星赤道的轉動速度大多在200公里/秒—350公里/秒Dufton, P.L., Lennon, D.J., Villaseñor, J.I., Howarth, I.D., Evans, C.J., Mink, S.D., Sana, H., & Taylor, W.D. (2022). Properties of the Be-type stars in 30 Doradus.。

有些B型恆星，像是分類為B0至B3的恆星，顯示出有非常強的中性氦譜線。這些化學特殊恆星被稱為強氦恆星，通常他們在光球層會有強大的磁場。對照之下，也有弱氦恆星，它們的氦線強度不足並且有很強的氫光譜。其他化學異常的B型恆星有汞-錳星，它們的光譜類型是B7至B9。還有有著途出的氫發射譜線的Be星。

 寿命、行星系统和宜居带 
B型主序星虽然寿命短，但已经来得及支撑其行星系统的演化与成矿。B型主序星的寿命通常在几千万年至几亿年，中B和晚B型主序星可以在金属丰度高、恒星自转极快（此时金属丰度高提高不透明度、降低表面温度和光度以延长寿命，自转速度快则促进更多中外层氢气进入核心的碳氮氧循环区、提高对氢气的利用率）的加持下延寿；假如正好3倍太阳质量，通常寿命6亿年左右，即使非质量因素都最为有利，极端寿命上限也就10亿年左右（且B型主序星的延寿效果实际上已经不如A/F型主序星）；而对于约2.5倍太阳质量的靠近B/A边界的B9.5V的恒星，其主序星阶段的理论极端寿命可以被延长到11亿年~13亿年以上（天文研究资料例如astro.vaporia.com甚至将B型主序星的寿命上限计算为15亿年以上）Hao Wang, Chunhua Zhu, Helei Liu, Sufen Guo, Guoliang Lü, Evolutionary tracks of massive stars with different rotation and metallicity in neutrino H–R diagram, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 526, Issue 3, December 2023, Pages 4335–4344, https://doi.org/10.1093/mnras/stad3071Mowlavi, N., Eggenberger, P., Meynet, G., Ekström, S., Georgy, C., Maeder, A., Charbonnel, C., & Eyer, L. (2012). Stellar mass and age determinations - I. Grids of stellar models from Z = 0.006 to 0.04 and M = 0.5 to 3.5 M⊙. Astronomy and Astrophysics, 541.Norhasliza Y , Raphael H , Patrick E ,et al.Grids of stellar models with rotation VII: Models from 0.8 to 300 M ⊙ at super-solar metallicity ( Z = 0.020)[J].Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2022.DOI:10.1093/mnras/stac230.。对早B型主序星（B0V、B1V和部分B2V）而言，自转速度快仍然可以延寿，但是金属丰度高反而可能缩短寿命（大质量恒星的金属丰度过高导致恒星核心的碳氮氧元素浓度太大，而早B型主序星的核心温度又过高，碳氮氧循环的核聚变过程反而失控而加速；以及金属丰度过高导致其恒星风等因素下质量损失过重，其损失的又是以外壳的氢层燃料为主，也造成缩短寿命；虽然质量受损而减小又延长寿命，但往往冲抵不了之前的寿命缩短Mokiem, M. R. et al. “The empirical metallicity dependence of the mass-loss rate of O- and early B-type stars.” Astronomy and Astrophysics 473 (2007): 603-614.；此时低金属丰度+高速自转可能为延寿效果最长的组合），靠近O/B边界的B0V的寿命通常在600万年至1500万年左右。Senchyna, P., Hawcroft, C., Garcia, M., Wofford, A., Lee, J.C., & Evans, C.J. (2025). Echoes of the First Stars: Massive Star Evolution in Extremely Metal-Poor Environments with the Habitable Worlds Observatory.Christodoulou, E. et al. “Investigating episodic mass loss in evolved massive stars. IV. Comprehensive analysis of dusty red supergiants in NGC 6822, IC 10, and WLM.” Astronomy & Astrophysics (2025): n. pag.

大质量恒星的初始岩屑盘质量更大，在相同金属元素比例下则金属总质量更大、固体供给更充足，可以提高固体碰撞增长的速度、从而提高行星/卫星拥有的金属核质量比例，在其他条件相当时加速岩石星球的核芯增长与行星/卫星胚胎形成。这对该类恒星的行星系统的初始演化和富集矿物具有优势Delorme, P. et al. “Population of giant planets around B stars from the first part of the BEAST survey.” Astronomy & Astrophysics (2024): n. pag.，之后则劣势明显——主序星寿命太短、行星系统的演化时间不足，更强的恒星风（A型主序星的恒星风和耀斑活动比F/G/K/M恒星更弱，但从B型主序星开始则恒星风和恒星剧烈活动逐渐显著增强C. Schröder, Schmitt J H M M .X-ray emission from A-type stars[J].Astronomy & Astrophysics, 2007, 475(2):677-684.DOI:10.1051/0004-6361:20077429.Wood, B. E., Müller, H.-R., Redfield, S., & Edelman, E. 2014, ApJ, 781, L33 [NASA ADS] [CrossRef] [Google Scholar]Pedersen, M. G., Antoci, V., Korhonen, H., White, T. R., Jessen-Hansen, J., Lehtinen, J., et al. (2017). Do A-type stars flare? Mon. Not. R. Astron. Soc. 466, 3060–3076. doi: 10.1093/mnras/stw3226Balona, L.A. Spots and flares in hot main sequence stars observed by Kepler, K2 and TESS. Front. Astron. Space Sci. 2021, 8, 32. https://doi.org/10.3389/fspas.2021.580907.Althukair A K , Tsiklauri D .Main Sequence Star Super-flare Frequency based on Entire Kepler Data[J].IOP Publishing Ltd, 2023.DOI:10.1088/1674-4527/acdc09.）和极高频率电磁辐射（重力昏暗虽然可以减轻恒星赤道面的紫外辐射和表面温度，但只能让A型主序星和F型主序星变得宜居，难以缓解2.5倍以上太阳质量的B型恒星的紫外辐射和X射线Ahlers J P , Fromont E F , Kopparappu R ,et al.The Habitable Zones of Rapidly Rotating Main Sequence A/F Stars[J].The Astrophysical Journal, 2022, 928(1):35 (9pp).DOI:10.3847/1538-4357/ac5596.Mukhija, B., Curé, M., Araya, I., Arcos, C., & Christen, A. (2025). Effect of gravity darkening and oblate factor in rapidly rotating massive stars. Astronomy & Astrophysics.）对行星大气层和岩石层的破坏较为严重。Kubikowski J .Stellar Structure and Evolution[J].Fundamentals of Astrophysics, 2021.DOI:10.1017/9781108951012.017.

目前已发现的拥有系外行星的B型主序星有HD 142250（HIP 77900，约3.74倍太阳质量，B6V主序脉动变星，其伴星介于行星与褐矮星之间）、HD 195689（KELT-9）、HD 129116（HIP 71865，是双星系统且主星质量为太阳的约6倍左右、光谱为B3V，b Centauri b为其行星）、HIP 78530、HIP 79098、HD 100546等。Shaikhislamov I F , Golubovsky M P , Shepelin A V ,et al.Kinetic Simulation of Ultra-Hot Jupiter KELT-9b[J].Solar System Research, 2025, 59(3).DOI:10.1134/S0038094624601506.Janson M , Gratton R , Rodet L ,et al.A wide-orbit giant planet in the high-mass b Centauri binary system[J].  2021.DOI:10.1038/s41586-021-04124-8.HIP 78530 Overview由于观测条件的限制（类地行星对相对较大质量恒星的引力扰动和光线扰动都太弱，难以观测），目前发现的大多为类木行星，但不排除其有大质量的岩石卫星。约2.75倍太阳质量的B9V恒星的宜居带距离大约在 4—9 天文单位 左右，假如位于宜居带外侧且初始温室气体浓度较高、此后逐渐下降，在极端有利条件（假设主序星在极高金属丰度、极快恒星自转下延寿，且宜居带外侧星球的温室气体浓度变化合理，相当于把主序星阶段的90%以上的时间都用上）下可能有9~11亿年以上的演化时间，但以地球的生命演化速度来看，即便如此也仅能有类似于细菌、古菌、蓝藻等的原始生物；约18倍太阳质量的B0V恒星的宜居带距离大约在 110—250 天文单位左右，即使在极端有利条件下也仅有1500万年左右的演化时间，其宜居带只具有天文学意义而几乎没有行星学/生命学意义。Neuhuser R , Schmidt T O B .Direct Imaging of Extra-solar Planets - Homogeneous Comparison of Detected Planets and Candidates[J].  2012.DOI:10.5772/30297.Delorme P , Chomez A , Squicciarini V ,et al.Population of giant planets around B stars from the first part of the BEAST survey[J].Astronomy and astrophysics, 2024:692.DOI:10.1051/0004-6361/202451461.

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 參考資料 

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