Энциклопедичный YouTube

1 / 1

✪ Naked Eye Observations: Crash Course Astronomy #2

Субтитры

Всем привет, с вами Фил Плэйт. Добро пожаловать во второй эпизод Crash Course Астрономия: Наблюдения невооруженным глазом (голым глазом дословно). Несмотря на некую непристойность в названии, оголяться не потребуется. Вообще-то, учитывая, что астрономические наблюдения происходят ночью, вам наоборот может захотеться одеться потеплее. Что касается астрономии, «невооруженным взглядом» означает никаких биноклей или телескопов. Только ты, твои глаза, и хорошее место для обзора неба ночью. В конце концов, именно так и занимались астрономией в течение тысяч лет, и это, действительно, потрясающе, что нового ты можешь узнать о вселенной просто смотря на нее. Представьте, что вы находитесь вдалеке от городских огней, где есть открытый вид на безоблачное небо. Солнце садится, и в течение нескольких минут и вы просто наблюдаете за тем, как небо становится темнее. И тут, вы замечаете, как на востоке появляется звезда, прямо над деревом. Затем еще одна и еще и спустя примерно час над вами возникает невероятная картина, небо усеянное звездами. Что вы замечаете в первую секунду? Для начала, большое количество звезд. Люди с нормальным зрением могут видеть несколько тысяч звезд в любой момент, и, если округлить, есть примерно от 6 до 10 тысяч достаточно ярких звезд, чтобы их можно было увидеть невооруженным взглядом, зависит от того, насколько хорошее у вас зрение. Следующее, что вы заметите это то, что они все не одинаково яркие. Немногие из них очень яркие, чуть больше - тусклее, но все еще достаточно яркие и т.д. Самые тусклые звезды встречаются чаще всех остальных, и они во много раз превышают количество ярких звезд. Это происходит в силу двух факторов. Первый: звезды обладают неодинаковой внутренней физической яркостью. Некоторые как тусклые лампы, в то время как другие - просто монстры излучающие столько света в одну секунду, сколько солнце за день. Второй фактор заключается в том, что все звезды находятся на разном расстоянии от нас. Чем дальше звезда, тем она тусклее. Интересно, что примерно из 2 дюжин самых ярких звезд в небе половина яркие, просто потому что они находятся близко к Земле, а половина - на гораздо большем расстоянии от нас, но они невероятно яркие и поэтому кажутся яркими для нас. Это актуальная тема в астрономии и науке в целом. Некоторые из эффектов, что вы видите возникают по нескольким причинам. Все на самом деле не так просто, как кажется. Древнегреческий астроном Гиппарх известен благодаря созданию первого каталога звезд, который классифицирует их по яркости. Он разработал систему под названием звездные величины, где самые яркие звезды имели 1-ую величину, следующие по яркости – 2-ую величину, и так далее до 6-ой величины. Сейчас мы до сих пор используем подобие той системы, тысячи лет спустя. Самые тусклые из когда-либо замеченных звезд (при помощи телескопа Хаббл) обладают величиной 31 - самая тусклая звезда, которую можно увидеть невооруженным взглядом – примерно в 10 миллионов раз ярче! Ярчайшая звезда в ночном небе называется Сириус (или Dog Star - досл. Звезда Собаки), примерно в 1000 раз ярче самой тусклой звезды, которую можно разглядеть. Рассмотрим поближе некоторые из этих ярких звезд, к примеру, скажем, Вега. Заметили что-нибудь особенное? Верно, она имеет голубой оттенок. Бетельгейзе имеет красный оттенок. Арктур – оранжевый, Капелла – желтый. Эти звезды действительно такого цвета. Невооруженным глазом можно различить цвет только самых ярких звезд, когда самые тусклые звезды выглядят просто белыми. Это происходит, потому что цветовые рецепторы в ваших глазах не особо чувствительны к свету, и только самые яркие звезды могут их заставить реагировать. Также вы можете заметить, что небо усеяно звездами неравномерно. Они формируют узоры и фигуры. По большей части это лишь совпадение, но люди любят распознавать различные очертания, поэтому вполне понятно, почему древние астрономы делили небеса на созвездия – в прямом смысле, скопления или группы звезд – и называли именами знакомых предметов. Орион, наверное, самое известное созвездие; оно реально выглядит как человек, с поднятыми вверх руками и большинство цивилизаций видели его таким образом. Есть также небольшое созвездие – Дельфин; в нем всего 5 звезд, но его очень легко различить как дельфина выпрыгивающего из воды. И Скорпион, которого не так сложно представить в виде ядовитого ракообразного. Другие не так уж и понятны. Рыбы – это рыба? Ладно, хорошо. Рак – это краб? Ну, как скажете. Несмотря на то, что созвездия были определены произвольно в древние времена, сегодня мы признаем 88 официальных созвездий, и их границы четко расчерчены на небе. Когда мы говорим, что звезда находится в созвездии Змееносца, имеется в виду, что она расположена внутри границ данного созвездия. Можно провести аналогию со штатами в Америке; границы штата были установлены по взаимному соглашению, и город может находиться в одном штате или другом. Заметьте, не все группы звезд формируют созвездия. Большой Ковш, к примеру, это только часть созвездия Большой Медведицы. Чаша ковша – это бедренная часть медведя, а ручка – это его хвост. Но у медведей нет хвостов! Так что, хоть астрономы и умеют хорошо различать фигуры, но в зоологии они ужасны. У большинства ярчайших звезд есть имена собственные, как правило, арабские. Во времена Средневековья, когда Европа особо не увлекалась наукой, это был персидский астроном Абл ал-Рахман ал-Суфи, кто перевел древнегреческие тексты по астрономии на арабский язык, и эти имена так и сохранились с тех пор. Тем не менее, звезд гораздо больше, чем имен собственных, поэтому астрономы используют и другие наименования для них. Звездам в любых созвездиях даются греческие буквы в зависимости от их яркости, и так у нас есть Альфа Орион, самая яркая звезда в созвездии Орион, затем Бета и т.д. Естественно такими темпами, выбор букв иссякает, и поэтому большинство современных каталогов используют числа; использовать все числа гораздо сложнее. Конечно, даже просто увидеть все эти тусклые звезды может быть довольно сложно….что приводит нас к нынешнему выпуску «Сфокусируемся на…» Засветка неба является серьезной проблемой для астрономов. Это свет от уличных фонарей, торговых центров, и прочих мест, где поток света направлен в небо, а не к земле. Этот свет засвечивает небо, и становится гораздо сложнее увидеть тусклые объекты. Именно поэтому, обсерватории обычно строятся в отдаленных местах, как можно дальше от городов. Пытаясь наблюдать за тусклыми галактиками под ярко освещенным небом это как пытаться услышать кого-то на расстоянии в 50 футов (15 метров), говорящего шепотом на рок концерте. Это также влияет на небо, которое вы видите. В пределах большого города, невозможно увидеть Млечный путь, слабо мерцающая полоса на небе, которая на самом деле является скоплением света миллиардов звезд. Он стирается даже из-за умеренных световых загрязнений. Для вас Орион скорее всего выглядит так: В то время как с неосвещенного места он выглядит так: Все это касается не только людей. Засветка неба влияет на способ охоты ночных животных, как размножаются насекомые и, более того, вмешивается в их нормальные дневные циклы. Сокращение светового загрязнения - как правило, просто использование правильных устройств наружного освещения, направляющих свет вниз к земле. Многие города уже перешли освещению получше и с успехом им пользуются. Все это, по большей части, благодаря таким группам, как International Dark-Sky Association, GLOBE at Night, The World at Night, и многие другие, кто призывает использовать более разумное освещение и способствовать сохранению ночного неба. Небо принадлежит всем, и мы должны делать все возможное, чтобы небо оставалось насколько можно лучшим. Даже если в вашем регионе не темное небо, есть еще кое-что, что вы можете заметить, смотря вверх. Если посмотреть внимательнее, можно заметить, что пара самых ярких звезд отличаются от других. Они не мерцают! Это потому что они не звезды, а планеты. Мерцание происходит из-за потоков воздуха над нами, и когда идет этот поток, он искажает свет, исходящий от звезд, от чего кажется, что они немного сместились и их яркость меняется несколько раз за секунду. Но планеты гораздо ближе к нам, и кажутся больше, поэтому искажение не сильно на них влияет. Есть 5 планет, видных невооруженным глазом (не считая Земли): Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. Уран находится на краю видимости, и люди с хорошим зрением вполне могут его заметить. Венера - третий самый яркий природный объект в небе, после Солнца и Луны. Юпитер и Марс - также часто ярче чем самые яркие звезды. Если задержаться на улице на часок другой, можно заметить кое-что еще, вполне очевидное: звезды движутся, небо как гигантская сфера, которая крутится вокруг тебя за время ночи. Вообще-то, именно так древние и думали. Если измерить небо, можно обнаружить, что эта небесная сфера делает один оборот каждый день. Звезды к востоку - восходят над горизонтом, а звезды на западе – садятся, делая большой круг за ночь (и предположительно за день). Конечно же, все это происходит в силу того, что Земля крутится. Земля вращается раз в день, а мы на ней застряли, поэтому кажется, что небо крутится вокруг нас в обратном направлении. В связи с этим происходит одна очень интересная штука. Посмотрите на вращающийся глобус Он вращается по оси, которая проходит через полюса, и между ними находится Экватор. Если встать на Экватор, вы проделаете большой круг вокруг центра Земли за день. Но если сдвинетесь севернее или южнее, по направлению к одному полюсу или другому, этот круг становится меньше. Когда вы стоит на полюсе, вы вообще не делаете круг; вы просто крутитесь на том же месте. То же самое и с небом. Когда небо вращается вокруг нас, так же как и у Земли, у него есть два полюса и Экватор. Звезда на небесном Экваторе делает большой круг вокруг неба, и звезды к северу или югу делают круги поменьше. Звезда на небесном полюсе как-будто и не движется вовсе, и будет просто висеть там как приклеенная к этой точке всю ночь. И это все лишь то, что мы видим! Фотографические съемки с выдержкой показывают его куда лучше. Движения звезд выглядят как полосы. Чем дольше выдержка, тем длиннее полоса, и когда звезда восходит и садится, она формирует круглую арку в небе. Можно увидеть как звезды, близкие к небесному экватору, делают большие круги. И, по случайности, также можно увидеть звезду средней яркости, очень близко к северному небесному полюсу. Она называется Полярис, северной или полярной звездой. По этой причине, она не восходит и не садится, она всегда на севере, неподвижна. Это действительно совпадение; не существует южной полярной звезды, если не считать Сигма Октанта, тусклая точка едва видимая взглядом, не так далеко от южного полюса неба. Но даже Полярис не находится прямо на полюсе – она немного отклонена. Так что она делает круг в небе, но настолько маленький, что вы и не заметите. Для нашего взгляда, ночь за ночью, Полярис - это постоянная в небе, всегда там, неподвижная. Запомните, движение неба – это отражение вращения Земли. Если вы стоите на северном полюсе Земли, вы увидите Полярис в зените неба – т.е., прямо наверху – неподвижная точка. Звезды на небесном экваторе будут делать круг через горизонт раз в день. Но это также означает, что звезды южнее небесного экватора не будут видны с северного полюса Земли! Они всегда ниже горизонта. Что, в свою очередь, означает, что звезды, которые вы видите, зависят от того, где вы находитесь на Земле. на северном полюсе вы увидите только те звезды, которые севернее небесного экватора. На южном полюсе Земли, вы увидите только те звезды, что южнее небесного экватора. С Антарктики, Полярис всегда вне видимости. Находясь на Экваторе Земли, вы увидите Полярис на горизонте к северу, а Сигма Октанта на горизонте к югу, и за день вся небесная сфера проделает круг вокруг вас; каждая звезда на небе в итоге видима. Полярис может быть и постоянна, но остальное нет. Иногда нужно просто подождать, чтобы заметить. В этом плане, придется подождать немного дольше, чтобы понять, что я имею в виду, т.к. об этом мы будем говорить на следющей неделе. Сегодня мы говорили о том, что вы можете увидеть на ясном ночном небе невооруженным взглядом: тысячи звезд, некоторые ярче чем другие, расположенные в фигуры, которые называются созвездиями. у звезд есть цвет, даже если мы не видим их своими глазами, и они восходят и садятся по мере вращения Земли. Вы можете увидеть разные звезды, в зависимости от того, где вы находитесь на Земле, И если вы на северном полушарии, Полярис всегда будет указывать на север. Crash Course создан в ассоциации с PBS Digital Studios. Эта серия написана мной, Филом Плэйтом. Сценарий отредактирован Блэйк де Пастино, и наш консультант- доктор наук Мишель Таллер. Директоры - Николас Дженкинс и Майкл Аранда. Команда графики и анимации - Thought Cafe.

Открытие и составляющие элементы

Все звёзды в движущейся группе Большой Медведицы перемещаются в примерно в одном и том же направлении с близкими скоростями (приближаясь к нам со скоростью около 10 км/с), имеют примерно одну и ту же металличность и, в соответствии с теорией звездообразования, имеют примерно один и тот же возраст. Эти свидетельства заставляют астрономов предполагать, что звезды в группе имеют общее происхождение.

Основываясь на числе составляющих её звезд, считается, что движущаяся группа звёзд Большой Медведицы когда-то была рассеянным звёздным скоплением и сформировалась из протозвёздной туманности приблизительно 500 миллионов лет назад. С тех пор группа рассеялась по области приблизительно 30 на 18 световых лет , центр которой в настоящее время находится примерно в 80 световых годах , что делает её самым близким звёздным скоплением к Земле .

Движущаяся группа звёзд Большой Медведицы была обнаружена в 1869 Ричардом А. Проктором (en:Richard A. Proctor), который заметил, что, за исключением Дубхе и Бенетнаша , звезды Большого Ковша имеют одинаковое собственное движение и направляются в сторону созвездия Стрельца . Таким образом, Большой Ковш , в отличие от большинства астеризмов или созвездий , в значительной степени состоит из связанных звезд.

Яркие и умеренно яркие звезды, которые, как предполагается, являются членами группы, перечислены ниже.

Основные звезды

Ядро движущейся группы состоит из 14 звезд, из которых 13 находятся в созвездии Большой Медведицы и одна в соседнем созвездии Гончих Псов . Следующее звёзды - члены движущейся группы, самые близкие к её центру

Видимая яркость

Посмотрите на небо ночью. Скорее всего вы увидите десяток-полтора очень ярких звезд (зависит от сезона и вашего местоположения на Земле), несколько десятков звезд потусклее и много-много совсем тусклых.

Яркость звезд - это их древнейшая характеристика, замеченная человеком. Еще в древности люди придумали меру для яркости звезд - "звездную величину". Хотя она и называется "величиной", речь, конечно, идет не о размере звезд, а только об их воспринимаемой глазом яркости. Некоторым ярким звездам присвоили первую звездную величину. Звездам, которые выглядели на определенную величину тусклее - вторую. Звездам, которые выглядели на эту же величину тусклее предыдущих - третью. И так далее.

Обратите внимание, что чем ярче звезда, тем меньше звездная величина. Звезды первой величины - далеко не самые яркие на небе. Понадобилось ввести нулевую звездную величину и даже отрицательные. Возможны и дробные звездные величины. Самые тусклые звезды, которые видит человеческий глаз - звезды шестой величины. В бинокль можно увидеть до седьмой, в любительский телескоп - до десятой-двенадцатой, а современный орбитальный телескоп "Хаббл" добивает до тридцатой.

Вот звездные величины наших знакомых звезд: Сириус (-1,5), Альфа Центавра (-0,3), Бетельгейзе 0,3 (в среднем, потому что переменная). Всем известные звезды Большой Медведицы - звезды второй звездной величины. Звездная величина Венеры может доходить до (-4,5) - ну очень яркая точка, если повезет увидеть, Юпитера - до (-2,9).

Так и измеряли яркость звезд много веков, на глазок, сравнивая звезды с эталонными. Но потом появились беспристрастные приборы, и обнаружился интересный факт. Что такое видимая яркость звезды? Ее можно определить как количество света (фотонов) от этой звезды, которое попадает к нам в глаз одновременно. Так вот, оказалось, что шкала звездных величин - логарифмическая (как и все шкалы, основанные на восприятии органов чувств). То есть разница в яркости на одну звездную величину - это разница в количестве фотонов в два с половиной раза. Сравните, например, с музыкальным звукорядом, там то же самое: разница в высоте на октаву - это разница в частоте в два раза.

Измерение видимой яркости звезд в звездных величинах по-прежнему используется при визуальных наблюдениях, значения звездных величин заносят во все астрономические справочники. Оно удобно, например, для быстрой оценки и сравнения яркости звезд.

Мощность излучения

Та яркость звезд, которую мы видим глазами, зависит не только от параметров самой звезды, но и от расстояния до звезды. Например, небольшой, но близкий Сириус для нас выглядит ярче, чем далекий сверхгигант Бетельгейзе.

Для изучения звезд, конечно, нужно сравнивать яркости, не зависящие от расстояния. (Вычислить их можно, зная видимую яркость звезды, расстояние до нее и оценку поглощения света в данном направлении.)

Сначала в качестве такой меры использовали абсолютную звездную величину - теоретическую звездную величину, которая будет у звезды, если поместить ее на стандартное расстояние в 10 парсек (32 световых года). Но все-таки для астрофизических расчетов это величина неудобная, основанная на субъективном восприятии. Куда удобнее оказалось измерять не теоретическую видимую яркость, а вполне реальную мощность излучения звезды. Эту величину назвали светимостью и измеряют в светимостях Солнца, светимость Солнца принимают за единицу.

Для справки: светимость Солнца - 3,846*10 в двадцать шестой степени ватт.

Диапазон светимостей известных звезд огромен: от тысячных (и даже миллионных) долей солнечной до пяти-шести миллионов.

Светимости известных нам звезд: Бетельгейзе - 65 000 солнечных, Сириус - 25 солнечных, Альфа Центавра А - 1,5 солнечных, Альфа Центавра B - 0,5 солнечных, Проксимы Центавра - 0.00006 солнечных.

Но поскольку к разговору о яркости мы перешли к разговору о мощности излучения, следует учесть, что одно совсем не связано с другим однозначно. Дело в том, что видимая яркость измеряется только в видимом диапазоне, а звезды излучают далеко не только в нем одном. Мы знаем, что наше Солнце не только светит (видимым светом), но и греет (инфракрасное излучение) и вызывает загар (ультрафиолетовое излучение), а более жесткое излучение задерживается атмосферой. У Солнца максимум излучения приходится точно на середину видимого диапазона - что неудивительно: наши глаза в процессе эволюции настраивались именно на солнечное излучение; по этой же причине Солнце в безвоздушном пространстве выглядит абсолютно белым. Но у более холодных звезд максимум излучения сдвинут в красную, а то и в инфракрасную область. Имеются очень холодные звезды, например R Золотой Рыбы, большая часть излучения которых находится в инфракрасной области. У более горячих звезд, наоборот, максимум излучения сдвинут в голубую, фиолетовую или даже ультрафиолетовую область. Оценка мощности излучения таких звезд по видимому излучению будет еще более ошибочна.

Поэтому используют понятие "болометрическая светимость" звезды, т.е. включающая излучение во всех диапазонах. Болометрическая светимость, как понятно из вышесказанного, может заметно отличаться от обычной (в видимом диапазоне). Например, обычная светимость Бетельгейзе - 65 000 солнечных, а болометрическая - 100 000!

Что определяет мощность излучения звезды?

Мощность излучения звезды (а значит, и яркость) зависит от двух основных параметров: от температуры (чем горячее, тем больше энергии излучается с единицы площади) и от площади поверхности (чем она больше, тем больше энергии может излучить звезда при той же температуре).

Из этого следует, что самыми яркими звездами во Вселенной должны быть голубые гипергиганты. Это действительно так, такие звезды называют "яркими голубыми переменными". Их, к счастью, немного и они все очень далеко от нас (что крайне нелишне для белковой жизни), но к ним относятся знаменитые "Звезда Пистолет", Эта Киля и прочие чемпионки Вселенной по яркости.

Следует иметь в виду, что хотя яркие голубые переменные - действительно самые яркие известные звезды (светимости в 5-6 миллионов солнечных), они не самые большие. Красные гипергиганты гораздо больше голубых, но они менее яркие из-за температуры.

Отвлечемся от экзотических гипергигантов и посмотрим на звезды главной последовательности. В принципе, процессы, идущие во всех звездах главной последовательности, сходны (различно распределение зон излучения и зон конвекции в объеме звезды, но пока весь термоядерный синтез идет в ядре, это не играет особой роли). Поэтому единственным параметром, определяющим температуру звезды главной последовательности, является масса. Вот так просто: чем тяжелее, тем горячее. Размеры звезд главной последовательности тоже определяются массой (по той же причине схожести строения и идущих процессов). Вот и получается, что чем тяжелее, тем больше и горячее, то есть самые горячие звезды главной последовательности - они же и самые большие. Помните картинку с видимыми цветами звезд? Она очень хорошо иллюстрирует этот принцип.

А это значит, что самые горячие звезды главной последовательности одновременно и самые мощные (яркие), и чем меньше их температура, тем меньше светимость. Поэтому главная последовательность на диаграмме Герцшпрунга-Рассела и имеет форму диагональной полосы из верхнего левого угла (самые горячие звезды - самые яркие) до правого нижнего (самые маленькие - самые тусклые).

Прожекторов меньше, чем светлячков

Есть еще одно правило, связанное с яркостью звезд. Оно было выведено статистически, а потом получило объяснение в теории эволюции звезд. Чем ярче звезды, тем меньше их количество.

То есть тусклых звезд гораздо больше, чем ярких. Ослепительных звезд спектрального класса O совсем немного; звезд спектрального класса B заметно побольше; звезд спектрального класса A еще больше, и так далее. Причем с каждым спектральным классом количество звезд увеличивается экспоненциально. Так что самым многочисленным звездным населением Вселенной являются красные карлики - самые маленькие и тусклые звезды.

А из этого следует, что наше Солнце - далеко не "рядовая" звезда по мощности, а очень даже приличная. Таких звезд, как Солнце, известно сравнительно мало, а более мощных - и того меньше.

26 ноября 2015, 20:07

Тема целиком и полностью посвящена звёздам - важнейшим телам в пространстве космоса. Поскольку пост получается большим, разобью его на части.

Звезда во Вселенной представляет собой гигантский ядерный очаг. Ядерная реакция внутри неё превращает водород в гелий, благодаря процессу синтеза, так она приобретает свою энергию.

Вопреки всеобщему заблуждению, стоит отметить, что звёзды Вселенной на самом деле не мерцают. Это лишь оптический обман – результат атмосферной интерференции. Похожий эффект можно наблюдать жарким летним днём, глядя на раскалённый асфальт или бетон. Горячий воздух поднимается, и кажется, будто вы смотрите сквозь дрожащее стекло. Тот же процесс вызывает иллюзию звёздного мерцания. Чем ближе звезда к Земле, тем больше она будет «мерцать», потому что её свет проходит через более плотные слои атмосферы.

Звёзды бывают разные, желтые, белые, красные, старые и молодые, лысые и седые… Хотя нет, лысые и седые звёзды живут в Голливуде, а сейчас речь не о них.

Всё дело в том, что давным-давно, 13 миллиардов лет назад, во Вселенной не было никаких тяжелых элементов. Ни железа, ни кислорода, ни углерода - только водород и гелий. Поэтому в самых первых, древних звёздах тоже не было этих элементов. Им пришлось варить их с нуля, с помощью термоядерного синтеза. Из гелия - углерод, из углерода - кремний, магний, из них - железо. А как только дело доходило до железа - звезда взрывалась, и во взрыве образовывались все остальные элементы до урана. Так во Вселенной появились тяжелые элементы.

Но не всем их досталось поровну. В одних звёздах этих элементов больше, а в других меньше. По спектру звезды можно определить, много ли в ней этих элементов, или мало. Для этого надо рассмотреть линии, на которые разбивается спектр: например, натрий дает жёлтые линии. Вы и сами можете в этом убедиться, если посолите горящую газовую горелку: пламя станет желтым. Но лучше все же не солить горелки. Так вот, по тому, насколько ярки различные линии в спектре звезды, можно определить, какие элементы там есть, и сколько. Именно так впервые был открыт гелий, ещё до того, как его нашли на Земле.

Астрономы оценивают величину звёзд по шкале, согласно которой, чем ярче звезда, тем меньше её номер. Каждый последующий номер соответствует звезде, в десять раз менее яркой, чем предыдущая. Самой яркой звездой ночного неба во Вселенной является Сириус. Его видимая звёздная величина составляет -1.46, а это значит, что он в 15 раз ярче звезды с нулевой величиной. Звёзды, чья величина составляет 8 и более невозможно увидеть невооружённым взглядом. Звёзды также разделяются по цветам на спектральные классы, указывающие на их температуру. Существуют следующие классы звёзд Вселенной: O, B, A, F, G, K, и M. Классу О соответствуют самые горячие звёзды во Вселенной– голубого цвета. Самые холодные звёзды относятся к классу М, их цвет красный.

Типы звезд Вселенной

Главная последовательность – это период существования звезд Вселенной, во время которого внутри её проходит ядерная реакция, являющийся самым длинным отрезком жизни звезды. Наше Солнце сейчас находится именно в этом периоде. В это время звезда претерпевает незначительные кол:)ия в яркости и температуре. Продолжительность такого периода зависит от массы звезды. У крупный массивных звёзд он короче, а у мелких длиннее. Очень большим звёздам внутреннего топлива хватает на несколько сотен тысяч лет, в то время, как малые звёзды, как Солнце, будут сиять миллиарды лет. Самые крупные звёзды во время главной последовательности превращаются в голубых гигантов.

Звезда гигант имеет сравнительно низкую температура поверхности, около 5000 градусов. Огромный радиус, достигающий 800 солнечных и за счет таких больших размеров огромную светимость. Максимум излучения приходится на красную и инфракрасную область спектра, потому их и называют красными гигантами.

--- Масса Солнца: 1,9891·10(в тридцатой степени) кг (332 982 масс Земли), --- Радиус Солнца: 6,9551·10(в восьмой степени) м.

Звезды карлики являются противоположностью гигантов и включают в себя несколько различных подвидов:

Белый карлик - проэволюционировавшие звезды с массой не превышающей 1,4 солнечных массы, лишенные собственных источников термоядерной энергии. Диаметр таких звезд может быть в сотни раз меньше солнечного, а потому плотность может быть в 1 000 000 раз больше плотности воды.

Красный карлик - маленькая и относительно холодная звезда главной последовательности, имеющая спектральный класс М или верхний К. Они довольно сильно отличаются от других звезд. Диаметр и масса красных карликов не превышает трети солнечной (нижний предел массы - 0,08 солнечной, за этим идут коричневые карлики).

Коричневый карлик - субзвездные объекты с массами в диапазоне 5-75 масс Юпитера (и диаметром примерно равным диаметру Юпитера), в недрах которых, в отличие от звезд главной последовательности, не происходит реакции термоядерного синтеза c превращением водорода в гелий.

Субкоричневые карлики или коричневые субкарлики - холодные формирования, по массе лежащие ниже предела коричневых карликов. Их в большей мере принято считать планетами.

Черный карлик - остывшие и вследствие этого не излучающие в видимом диапазоне белые карлики. Представляет собой конечную стадию эволюции белых карликов. Массы черных карликов, подобно массам белых карликов, ограничиваются сверху 1,4 массами Солнца.

Кроме перечисленных, существует еще несколько продуктов эволюции звезд:

Нейтронная звезда. Звездные образования с массами порядка 1,5 солнечных и размерами, заметно меньшими белых карликов, порядка 10-20 км в диаметре. Плотность таких звезды может достигать 1000 000 000 000 плотностей воды. А магнитное поле во столько же раз больше магнитного поля земли. Такие звезды состоят в основном из нейтронов, плотно сжатых гравитационными силами.

Новая звезда. Звезды, светимость которых внезапно увеличивается в 10000 раз. Новая звезда представляет собой двойную систему, состоящую из белого карлика и звезды-компаньона, находящейся на главной последовательности. В таких системах газ со звезды постепенно перетекает на белый карлик и периодически там взрывается, вызываю вспышку светимости.

Сверхновая звезда - это звезда, заканчивающие свою эволюцию в катастрофическом взрывном процессе. Вспышка при этом может быть на несколько порядков больше чем в случае новой звезды. Столь мощный взрыв есть следствие процессов, протекающих в звезде на последний стадии эволюции.

Двойная звезда - это две гравитационно связанные звезды, обращающиеся вокруг общего центра масс. Иногда встречаются системы из трех и более звезд, в таком общем случае система называется кратной звездой. В тех случаях, когда такая звездная система не слишком далеко удалена от Земли, в телескоп удается различить отдельные звезды. Если же расстояние значительное, то понять, что перед астрономами двойная звезда удается только по косвенным признакам - кол:)иям блеска, вызываемым периодическими затмениями одной звезды другою и некоторым другим.

Цефеида – это звезда с переменной светимостью, цикл пульсации которой колеблется от нескольких секунд до нескольких лет, в зависимости от разновидности переменной звезды. Цефеиды обычно изменяют свою светимость в начале жизни и в её завершении. Они бывают внутренними (изменяющими светимость в связи с процессами внутри звезды) и внешними, меняющими яркость вследствие внешних факторов, как, например, влияние орбиты ближайшей звезды. Это ещё называется двойной системой.

В следующих частях: жизненный цикл звезды, черные дыры.

Как долго может жить звезда? Для начала давайте определимся: под временем жизни звезды мы подразумеваем ее способность осуществлять ядерный синтез. Потому что «труп звезды» может долго висеть и после окончания синтеза.

Как правило, чем менее массивна звезда, тем дольше она будет жить. Звезды с наименьшей массой - это красные карлики. Они могут быть с массой от 7,5 до 50 процентов солнечной. Все, что менее массивно, не может совершать ядерный синтез - и не будет звездой. Современные модели предполагают, что самые мелкие красные карлики могут светить до 10 триллионов лет. Сравните это с нашим Солнцем, синтез в котором будет длиться приблизительно 10 миллиардов лет - в тысячу раз меньше. После синтеза большей части водорода, согласно теории, легкий красный карлик станет голубым карликом, а когда остатки водорода будут исчерпаны, синтез в ядре остановится, и карлик станет белым.

Самые старые звезды

Самые старые звезды - это, получается, те, которые сформировались сразу после Большого Взрыва (около 13,8 миллиардов лет назад). Астрономы могут оценить возраст звезд, глядя на их звездный свет - это подсказывает им, сколько каждого элемента находится в звезде (например, водорода, гелия, лития). Самые старые звезды, как правило, состоят в основном из водорода и гелия, и очень небольшая часть массы отведена более тяжелым элементам.

Самая старая из наблюдаемых звезд - это SMSS J031300.36-670839.3. О ее открытии сообщили в феврале 2014 года. Ее возраст оценивается в 13,6 миллиарда лет, и это все еще не одна из первых звезд. Такие звезды еще не обнаружены, но они точно могут быть. Красные карлики, как мы отмечали, живут триллионы лет, однако их весьма сложно обнаружить. В любом случае, даже если такие звезды и есть, искать их - как иголку в стоге сена.

Самые тусклые звезды

Какие звезды самые тусклые? Прежде чем мы ответим на этот вопрос, давайте разберемся, что такое «тусклый». Чем дальше вы от звезды, тем тусклее она выглядит, поэтому нам просто нужно убрать расстояние как фактор и измерить ее яркость, или общее количество энергии, излучаемое звездой в виде фотонов, частиц света.

Если мы ограничимся звездами, которые все еще в процессе синтеза, то самая низкая светимость - у красных карликов. Самой холодной звездой с самой низкой светимостью в настоящее время является красный карлик 2MASS J0523-1403. Чуть меньше света - и мы попадем в царство коричневых карликов, которые уже не являются звездами.

Еще могут быть остатки звезд: белые карлики, нейтронные звезды и . Насколько тусклыми они могут быть? Белые карлики чуть светлее, но остывают в течение долгого времени. Через определенное время они превращаются в холодные куски угля, практически не излучающие свет - становятся «черными карликами». Чтобы остыть, белым карликам нужно очень много времени, поэтому их пока просто нет.

Астрофизики пока не знают, что происходит с веществом нейтронных звезд, когда они остывают. Наблюдая за сверхновыми в других галактиках, они могут предположить, что в нашей галактике должно было сформироваться несколько сотен миллионов нейтронных звезд, однако пока была зафиксирована лишь малая часть от этого числа. Остальные должны были остыть настолько, что стали попросту невидимыми.

А что насчет черных дыр в глубоком межгалактическом пространстве, на орбите которых ничего нет? Они все еще выделяют немного излучения, известного как излучение Хокинга, но его не так много. Такие одинокие черные дыры, наверное, светятся меньше, чем остатки звезд. Существуют ли они? Возможно.

Самые яркие звезды

Самые яркие звезды также имеют свойство быть самыми массивными. Также они имеют обычай быть звездами Вольфа-Райе, что означает, что они горячие и сливают много массы в сильный звездный ветер. Самые яркие звезды также не живут особо долго: «живи быстро, умри молодым».

Самой яркой на сегодняшний день звездой (и самой массивной) считается светило R136a1. О ее открытии было объявлено в 2010 году. Это звезда Вольфа-Райе со светимостью примерно в 8 700 000 солнечной и массой в 265 раз большей, чем наша родная звезда. Когда-то ее масса составляла 320 солнечных.

R136a1 фактически является частью плотного скопления звезд под названием R136. По словам Пола Кроутера, одного из первооткрывателей, «планетам нужно больше времени для формирования, чем такой звезде - жить и умереть. Даже если бы там были планеты, никаких астрономов на них не было бы, потому что ночное небо было таким же ярким, как и дневное».

Самые крупные звезды

Несмотря на огромную массу, R136a1 - не самая большая звезда (по размерам). Есть много звезд побольше, и все они красные сверхгиганты - звезды, которые всю жизнь были намного меньше, пока не закончился водород, не начал синтезироваться гелий, не началось повышение температуры и расширение. Наше Солнце в конечном итоге тоже ожидает такая судьба. Водород закончится и светило расширится, превратившись в красный гигант. Чтобы стать красным сверхгигантом, звезде нужно быть в 10 раз массивнее, чем наше Солнце. Фаза красного сверхгиганта обычно короткая, длится всего от нескольких тысяч до миллиарда лет. Это немного по астрономическим меркам.

Наиболее известные красные сверхгиганты - это Альфа Антареса и Бетельгейзе, однако и они довольно малы по сравнению с самыми крупными. Найти самый большой красный сверхгигант - весьма бесплодная затея, потому что точные размеры таких звезд весьма трудно оценить наверняка. Самые крупные должны быть в 1500 раза шире Солнца, а может и больше.

Звезды с самыми яркими взрывами

Высокоэнергетические фотоны называются гамма-лучами. Они рождаются в результате ядерных взрывов, поэтому отдельные страны запускают специальные спутники для поиска гамма-лучей, вызванными ядерными испытаниями. В июле 1967 года такие спутники за авторством США обнаружили взрыв гамма-лучей, который не был вызван ядерным взрывом. С тех пор было обнаружено еще много подобных взрывов. Они, как правило, непродолжительны, длятся всего от нескольких миллисекунд до нескольких минут. Но очень яркие - намного ярче самых ярких звезд. Источник их находится не на Земле.

Что вызывает взрывы гамма-лучей? Догадок масса. Сегодня большинство предположений сводится к взрывам массивных звезд (сверхновых или гиперновых) в процессе превращения в нейтронные звезды или черные дыры. Некоторые гамма-всплески вызваны магнетарами, своего рода нейтронными звездами . Другие гамма-всплески могут быть результатом слияния двух нейтронных звезд в одну или падения звезды в черную дыру.

Самые крутые бывшие звезды

Черные дыры - это не звезды, но их останки - однако их забавно сравнивать со звездами, поскольку такие сравнения показывают, насколько невероятными могут быть и те и другие.

Черная дыра - это то, что образуется, когда гравитация звезды достаточно сильная, чтобы преодолеть все другие силы и заставить звезду коллапсировать саму в себя до точки сингулярности. С ненулевой массой, но нулевым объемом такая точка в теории будет обладать бесконечной плотностью. Однако бесконечности в нашем мире встречаются редко, поэтому у нас просто нет хорошего объяснения тому, что происходит в центре черной дыры.

Черные дыры могут быть чрезвычайно массивными. Черные дыры, обнаруженные в центрах отдельных галактик, могут быть в десятки миллиардов солнечных масс. Более того, материя на орбите сверхмассивных черных дыр может быть очень яркой, ярче всех звезд галактик. Вблизи черной дыры могут быть также мощные джеты, движущиеся почти со скоростью света.

Самые быстродвижущиеся звезды

В 2005 году Уоррен Браун и другие астрономы из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики объявили об открытии настолько быстро движущейся звезды, что она вылетела из Млечного Пути и никогда не вернется. Ее официальное название - SDSS J090745.0+024507, но Браун назвал ее «звездой-изгоем».

Были обнаружены и другие стремительные звезды. Они известны как гиперзвуковые звезды (hypervelocity stars), или сверхбыстрые звезды. По состоянию на середину 2014 года было обнаружено 20 таких звезд. Большинство из них, похоже, приходит из центра галактики. Согласно одной из гипотез, пара тесно связанных звезд (бинарная система) прошла рядом с черной дырой в центре галактики, одна звезда была захвачена черной дырой, а другая - выброшена с высокой скоростью.

Есть звезды, которые движутся еще быстрее. На самом деле, говоря в общем, чем дальше звезда от нашей галактики, тем быстрее она удаляется от нас. Это связано с расширением Вселенной, а не движением звезды в космосе.

Самые переменные звезды

Яркость многих звезд сильно колеблется, если смотреть на них с Земли. Они известны как переменные звезды. Их много: в одной только галактике Млечный Путь насчитано около 45 000 таких.

По словам профессора астрофизики Коэля Хелье, самыми переменными из таких звезд являются катаклизмические, или взрывные, переменные звезды. Их яркость может увеличиваться на фактор 100 в течение дня, уменьшаться, снова увеличиваться и так далее. Такие звезды пользуются популярностью у астрономов-любителей.

Сегодня у нас есть хорошее понимание того, что происходит с катаклизмическими переменными звездами. Они представляют собой бинарные системы, в которых одна звезда - обычная, а другая представляет собой белый карлик. Материя обычной звезды падает на аккреционный диск, который вращается вокруг белого карлика. После того как масса диска будет достаточно высокой, начинается синтез, в результате чего наблюдается увеличение яркости. Постепенно синтез иссякает и процесс начинается снова. Иногда белый карлик разрушается. Вариантов развития хватает.

Самые необычные звезды

Некоторые виды звезд весьма необычны. Они необязательно должны отличаться экстремальными характеристиками вроде светимости или массы, они просто странные.

Как, например, объекты Торна-Житков. Названы они в честь физиков Кипа Торна и Анны Житков, которые впервые предположили их существование. Их идея заключалась в том, что нейтронная звезда может стать ядром красного гиганта или сверхгиганта. Идея невероятная, но… такой объект недавно был обнаружен.

Иногда две большие желтые звезды кружат настолько близко друг к другу, что независимо от материи, которая находится между ними, похожи на гигантский космический арахис. Известны только две такие системы.

Звезда Пшибыльского иногда приводится как пример необычной звезды, потому что ее звездный свет отличается от света любой другой звезды. Астрономы измеряют интенсивность каждой длины волны, чтобы выяснить, из чего состоит звезда. Обычно это не вызывает затруднений, однако ученые до сих пор пытаются понять спектр звезды Пшибыльского.

По материалам listverse.com

Во Вселенной есть звезды за силой в тысячи раз слабей за Солнце (из них мы видим только ближайшие) в миллион раз ярче за него. Сила света звезды сравнимо с Солнцем называется ее светоносность. Звезда, что кажется нам яркой, может казаться такой или из-за того что она близка к нам, или из-за того, что хотя она очень далеко, ее истинная светоносность очень огромна.

С 20 самых близких звезд к нам только три видно невооруженным глазом, в с 20 звезд, которые которые нам кажутся яркими, только три есть самыми близкими. Самые яркие звезды принято называть звездами 1-й величины, а самые слабые с видимых невооруженным глазом – звездами 6-й величины. Звезды 1-й величины ярче за звезды 6-й величины в 100 раз. В бинокль видно звезды 8-9-й величины. Звезд 1-й величины, особенно ярких, на небе близко 20, звезд 2-й величины, таких, как главные созвездия Большей Медведицы, приблизительно 70, а звезд, которые самые яркие за звезды 6-й величины, близко 6000.