Изображение с близкого расстояния Солнца, полученное зондом SDO. Авторы и права: NASA.
Достаточно легко сказать, что такое звезда. Это одна из тех ярких точек, которые мерцают в ночном небе. Но помимо этого, фактическое определение звезды такое же богатое и красочное, как и сами звёзды.
Рождение звезды
Во-первых, дадим астрофизическое определение звезды: массивное самосветящееся небесное тело, состоящее из газа или плазмы, в котором происходят, происходили или будут происходить термоядерные реакции.
Самый маленький объект, который мы знаем сегодня, который способен на такие подвиги, не превышает 10% массы нашего Солнца. В далёком будущем, когда в смесь будут добавляться всё более и более тяжёлые элементы и загрязнять межзвёздное пространство, термоядерный синтез будет возможен в объектах с меньшей массой, но сегодня это не то, о чём нам нужно беспокоиться.
Самые маленькие звёзды называются красными карликами, потому что они красные и маленькие. Они очень медленно сжигают водород в своих ядрах и испускают излучение в основном в инфракрасной части электромагнитного спектра, отсюда и их тускло-красный цвет. Это, безусловно, самая распространённый тип звёзд в галактике Млечный Путь, хотя они настолько маленькие и настолько тусклые, что даже нашу ближайшую соседнюю звезду, Проксима Центавра, нельзя увидеть невооружённым глазом.
Следующая категория звёзд – это такие, как наше Солнце. Средней массы, средней яркости, средней продолжительности жизни. Они излучают свет во всём видимом спектре, что делает их красивыми и белыми (да, на самом деле, наше Солнце белое, но, через нашу синюю атмосферу, оно кажется слегка жёлтым).
Дальше у вас есть гигантские звёзды, которые очень велики и очень редки. Но поскольку они очень яркие, их легко заметить. Например, мы видим спиральные рукава галактик не потому, что они намного более населены, чем пространства между ними, а потому, что они освещаются яркими звёздами.
Рассеянное звёздное скопление NGC 330. Авторы и права: NASA / ESA / Hubble / J. Kalirai / A. Milone.
Почти каждая звезда, которую вы видите на ночном небе, намного больше Солнца. Большую часть своей жизни самые большие звёзды имеют синий цвет. Это потому, что они излучают так много энергии, что выходящее излучение на самом деле полностью находится в ультрафиолете, и лишь небольшая часть излучения находится на синем краю видимого нами диапазона.
Основная последовательность
Помимо маленьких красных звёзд, средних белых звёзд и больших синих звёзд, конечно, существуют и все промежуточные звёзды, а также некоторые странные, большие и красные. Сто лет назад, когда астрономы впервые каталогизировали звёзды, это был совершенно запутанный беспорядок, очевидно, без каких-либо соответствий между цветом звезды, её яркостью и размером.
Решение пришло с помощью того, что мы теперь называем диаграммой Герцшпрунга-Рассела, которая является основой понимания того, как живут звёзды даже сегодня. Диаграмма Герцшпрунга-Рассела представляет собой график температуры звезды (которую мы можем получить по её цвету) и её яркости.
Если вы возьмёте целую группу звёзд и нанесёте на график их температуру и яркость с одной точкой для каждой звезды, вы обнаружите нечто удивительное. Оказывается, у звёзд не бывает всевозможных сочетаний цвета и яркости. Вместо этого есть полоса, идущая по диагонали, на которой живёт подавляющее большинство звёзд. Эта полоса проходит от тусклого красного конца к яркому синему концу.
Эта полоса известна как главная последовательность, и звёзды, сжигающие водород в своих ядрах (основной источник топлива для подавляющего большинства звёзд), будут находиться где-то на этой полосе. По мере того как звёзды стареют, они медленно и плавно продвигаются по дорожке вдоль главной последовательности, постепенно становясь ярче и синее с течением времени.
R136a1 – самая массивная, из известных на сегодняшний день, звезда во Вселенной. Авторы и права: Joannie Dennis / flickr, CC BY-SA.
Как долго они проживут на этом пути, сжигая водород в своих ядрах, зависит от того, насколько они массивны. Красный карлик с малой массой может провести на главной последовательности триллионы лет, в то время как гигантская звезда больше нашего Солнца может просуществовать в лучшем случае всего несколько миллионов лет.
Как только синтез водорода заканчивается внутри ядра звезды, она уходит с главной последовательности и эволюционирует в разных направлениях. Большие звёзды становятся красными гигантами, которые занимают свои позиции на диаграмме Герцшпрунга-Рассела. Другие звёзды могут зигзагообразно двигаться вперёд и назад, чередуя голубизну и красноту, поскольку тяжёлые элементы пытаются слиться глубоко в их сердцах.
Цветовая кодировка
Вооружившись диаграммой Герцшпрунга-Рассела, мы можем увидеть, что действительно определяет звезду: это объект, который находится на главной последовательности этой диаграммы. Это объект, который сжигает водород и неуклонно эволюционирует вдоль узкой полосы, связывая его яркость с температурой. Вещи, которые существуют за пределами этой полосы, являются либо гигантами, пытающимися объединить более тяжёлые элементы в тщетной попытке остаться горящими, либо погибшими остатками, такими как белые карлики и нейтронные звёзды.
Типичная нейтронная звезда меньше среднего города. Авторы и права: Goddard Space Flight Center.
Эта диаграмма Герцшпрунга-Рассела – невоспетый герой наблюдательной астрономии. С её помощью астрономы могут обнаружить звезду, измерить её яркость и температуру, а также точно узнать, где она находится на своём жизненном пути. Это позволяет им предсказывать будущее звезды и её развитие.
Подавляющее большинство вещества во Вселенной растянуто на тонкие туманности. Звёзды – особый, уникальный объект, временный объект, питаемый энергией термоядерного синтеза. Этот факт делает их на удивление легко предсказуемыми и понятными.
Источник: universetoday.ru