Звёзды

Звёздное скопление
Звёздное скопление 

Звёзды – это светящиеся сферы из плазмы, пронизанные магнитным полем. Эти светила состоят в основном из водорода, который они перерабатывают в своих ядрах. Этот процесс высвобождает энергию, которая противодействует весу внешних слоёв звезды и сохраняет стабильность светила. Эта энергия также выделяется в виде тепла и света, которые излучаются в космос. Звёзды являются основными компонентами галактик, они были одними из первых объектов, сформировавшихся в ранней Вселенной. Ближайшая к Земле звезда – Солнце.

Факты о звёздах

  • Невооруженным глазом на небе обоих полушарий видно только 9096 звёзд. Для того чтобы увидеть больше, вы должны использовать телескоп, с помощью него можно увидеть более тусклые звёзды.
  • В очень тёмную ночь невооруженным глазом можно увидеть только около 2000 звёзд из любого места на Земле. Для этого нужно вести наблюдения в безлунную ночь и находиться вдали от источников светового загрязнения.
  • По оценкам астрономов, галактика Млечный Путь содержит в себе около триллиона звёзд.
  • Звёзды рождаются группами в местах звездообразования. Со временем они перемещаются по Млечному Пути вдаль от места своего возникновения.
  • Большинство звёзд путешествуют по галактике со спутниками или скоплениями. Но так происходит не со всеми светилами, например, наше Солнце движется по галактике без звёздного спутника.
  • Когда вы смотрите на звезду (или любой объект в космосе), вы видите, как она выглядела в прошлом. Солнце выглядит таким, каким оно было 8,5 минут назад. Звезду Альфа Центавра мы видим с задержкой в 4,3 года, а Сириус более 8 лет.
  • Чем массивнее звезда, тем короче срок её жизни. Очень массивная звезда может жить всего десятки миллионов лет, а холодный карлик будет светить миллиарды лет. Возраст нашего Солнца считается средним и составляет около 4,5 миллиардов лет.
  • Самая старая карта звёздного неба появилась в древнеегипетской астрономии в 1534 году до нашей эры.
  • В 185 году нашей эры китайские астрономы первыми зарегистрировали сверхновую, которая теперь классифицируется как SN 185.
  • Самое дальнее расстояние, с которого наблюдалась отдельная звезда, составляет около 100 миллионов световых лет от Земли в галактике M100 скопления Девы.

Как образуются звёзды

Звездообразование происходит в облаках межзвездного газа и пыли, называемых туманностями. Эти облака в основном состоят из молекулярного водорода и часто называются областями HII. Процесс начинается, когда облако приводится в движение, которое может возникнуть в следствии ударной волны от взрыва близнаходящейся сверхновой, после чего начинают формироваться сгустки, которые становятся всё горячее и горячее по мере увеличения массы. Когда температура внутри такого «молодого звёздного объекта» достигает 10 миллионов градусов по Цельсию, начинается процесс, называемый ядерным синтезом, в результате которого рождается звезда.

Рождение звезды может занять миллионы лет и даже создать группу звёзд. Астрономы видят примеры звездообразования в туманностях по всему Млечному Пути и во многих других галактиках. Самый известный и ближайший к Земле звёздный питомник – это туманность Ориона, которая находится на расстоянии около 1500 световых лет от Земли и видна наблюдателям с ноября по апрель каждого года.

Места звездообразования – звёздные скопления NGC 3603 и NGC 3576
Места звездообразования – звёздные скопления NGC 3603 и NGC 3576

Как звёзды умирают

Звёзды могут существовать от десятков миллионов до миллиардов лет, но в конце концов они тоже завершают свою жизнь. Как именно умрёт звезда зависит от её массы. Звёзды с массой Солнца умирают совсем не так, как звёзды с массой 7 и более солнечных. Тем не менее, процесс смерти начинается одинаково для всех звезд – у них заканчивается топливо. Большую часть своей жизни звезда перерабатывает водород, чтобы получить гелий. Когда он заканчивается, звезда начинает перерабатывать гелий, а затем углерод. Каждый уровень синтеза высвобождает всё больше энергии, которая сильнее нагревает звезду.

У звёзд подобных Солнцу повышенние температуры заставляет их увеличиваться в размерах и превращаться в звёзды-гиганты, после чего все ближайшие планеты окутываются расширяющейся звездой. В конце концов внешняя атмосфера звезды развевается, создавая расширяющееся облако газа вокруг звезды. Это называется планетарной туманностью – то, что осталось от самой звезды, медленно сжимается и остывает. В конце концов умирающая звезда становится белым карликом.

Звёзды, которые намного массивнее Солнца, продолжают процесс слияния, пока не достигнут точки, в которой ядро коллапсирует. Внешние слои также обрушиваются на ядро, а затем уносятся в космос в результате катастрофического взрыва, называемого сверхновой.

Когда звёзды умирают, все элементы, которые они создали в своих ядрах, рассеиваются в космос, после чего те становятся частью межзвёздных облаков газа и пыли. Эти химические элементы являются семенами для следующих поколений звёзд, планет и жизни.

Остаток сверхновой LMC N63A
Остаток сверхновой LMC N63A

Типы звёзд

Астрономы сортируют звёзды по классам в соответствии с их спектральными характеристиками – это информация, содержащаяся в излучаемом ими свете. Общие классы – это O, B, A, F, G, K, M, R, N, T, Y, а также группы звёзд, которые сортируются по их температуре, светимости и цвету. Например, звезды O- и B-типов имеют голубой цвет и обычно относятся к числу самых горячих звезд – между 30 000 - 40 000 Кельвинов. Звёзды A-типа являются сине-белыми и имеют температуру около 9500 K. Звёзды F-типа являются белыми и не горячими (7500 K). Жёлто-белые звёзды G-типа имеют температуру около 5900-6000 K. В спектре K и M находятся звёзды оранжевого и красного цвета соответственно, они имеют диапазон от 5300 до 3800 градусов Кельвина.

Самыми спокойными звёздными объектами являются звёзды классов R, N, T и Y, в том числе коричневые карлики (объекты, слишком горячие, чтобы быть планетами, и слишком холодные, чтобы быть звёздами).

Астрономы также классифицируют звёзды по таким характеристикам, как скорость вращения и металличность (сколько элементов тяжелее водорода и гелия они содержат). Кроме того, они используют другую информацию об их яркости или существовании особых химических элементов в атмосфере звезды.

Звёзды нанесены на диаграмму цветовой яркости, которая называется диаграммой Герцшпрунга-Рассела. Звёзды, находящиеся в фазе сжигания водорода образуют кривую линию, называемую Главной последовательностью. Белые карлики, гиганты и сверхгиганты выпадают из этой последовательности, показывая, что они объединяют другие элементы и, таким образом, находятся на следующих стадиях эволюции.

 

Знаменитые звёзды

Наше Солнце – жёлтый карлик (относится к спектральному классу G2V)
Наше Солнце – жёлтый карлик (относится к спектральному классу G2V)

Солнце

Самая известная звезда на нашем небе – Солнце, источник тепла и света, питающий Солнечную систему. Это звезда G-типа, образовавшаяся около 4,6 миллиарда лет назад. Солнце – желто-белый карлик, который будет продолжать свою фазу сжигания водорода (то есть будет находиться в Главной последовательности) ещё около 5 миллиардов лет. Затем оно начнёт перерабатывать гелий, который нагреет Солнце и заставит его расшириться. Солнце может образовать планетарную туманность и, в итоге, сжаться, превратившись в белого карлика, который будет охлаждаться еще 10-15 миллиардов лет.

Система α Центавра

Лучший снимок Альфы Центавра A и B, сделанный телескопом Хаббл
Лучший снимок Альфы Центавра A и B, сделанный телескопом Хаббл

Ближайшие к нашему Солнцу звёзды находятся в системе Альфа Центавра. Они видны в основном из Южного полушария и самых южных частей Северного полушария. Эти звёзды находятся на расстоянии 4,3 световых года от Земли. Самая яркая – Альфа Центавра – двойная звезда, содержащая звезду главной последовательности G-типа, похожую на Солнце. Она называется Альфа Центавра A. Её спутник – Альфа Центавра B, это звезда K-типа, которая немного тусклее Солнца, а также меньшей массы. Третья звезда называется Альфа Центавра C, также известная как Проксима Центавра. Из трёх звёзд в этой системе она находится к нам ближе всего.

Сириус (VY Большого Пса)

Самая яркая звезда на ночном небе называется Сириус, также является самой яркой звездой в созвездии Большого Пса. Она находится на расстоянии 8,3 световых года от нас. Сириус – более яркий участник системы из двух звёзд; его спутник называется Сириус B. Сириус А – звезда А-типа, которая находится в Главной последовательности. Сириус А ярче Солнца более чем в 25 раз, а его масса вдвое больше массы Солнца. Сириус B чуть менее массивен, чем Солнце, он представляет собой тусклый белый карлик.

Сириус использовался древними людьми для обозначения смены времен года, а также для навигации во время длительных морских путешествий.

UY Щита: Самая большая из известных звезд по радиусу 

Один из способов обозначения размера звезды – это её диаметр, который обычно записывают через радиус Солнца. Астрономы предполагают, что самая широкая звезда может быть чуть меньше 2000 солнечных радиусов. Есть несколько звёзд, которые достигают такого размера, в том числе UY Щита. Это красный сверхгигант размером около 1708 солнечных радиусов (около 2,4 миллиарда километров). UY Щита – переменная звезда, что означает, что её яркость со временем меняется.

R136a1: Самая массивная звезда 

Другой способ для обозначения размеров звезды – это её масса, которая выражается через массу Солнца. Астрономы обнаружили ряд очень массивных звёзд, одной из которых является R136a1, которая находится в звёздном скоплении туманности Тарантул Большого Магелланова Облака (видимом из Южного полушария). Эта звезда в 256 раз больше массы Солнца и является частью двойной звёздной системы. Никто точно не знает, как долго R136a1 будет существовать, и какая смерть его ожидает. Некоторые предполагают, что светило закончит своё существование взрывом сверхновой. Оно также может стать нейтронной звездой или чёрной дырой звёздной велечины.

Вега (α Лиры) 

Снимки звезды Вега с космический телескопа Спитцер
Снимки звезды Вега с космический телескопа Спитцер

Вега – знакомая звезда для большинства, является самой яркой звездой в созвездии Лиры. Она также является частью астеризма под названием Летне-осенний треугольник, который состоит из Веги, Денеба (в Лебеде) и Альтаира (в Орле). Вега станет нашей полярной звездой в 13 727 году, поскольку полюс Земли двигается в её сторону. Астрономы обнаружили, что Вега выглядит слишком большой по отношению к своей массе. Это происходит потому что светило очень быстро вращается вокруг своей оси, что сглаживает звезду. Мы видим Вегу со стороны её полюса, ей всего около 400 миллионов лет – это довольно молодой возраст. Вега относится к звездам A-типа, и её масса примерно в два раза больше массы Солнца. Она не будет существовать так долго, как Солнце, потому что Вега исчерпает своё ядерное топливо гораздо раньше.

Бетельгейзе (α Ориона) 

Бетельгейзе
Бетельгейзе 

Люди часто спрашивают: “Какие звёзды могут взорваться как сверхновые?”. Есть ряд известных красных сверхгигантов, которые могут умереть таким образом, Бетельгейзе – один из них. Это вторая по яркости звезда в созвездии Ориона, которую можно наблюдать в большинстве стран мира с ноября по апрель. Бетельгейзе находится на расстоянии около 650 световых лет от нас. Никто точно не знает, когда он превратится в сверхновую. Астрономы предполагают, что это может произойти в ближайший миллион лет, что довольно скоро по космическим временным рамкам.

Антарес (α Скорпиона) 

Мерцающий сквозь кольца Сатурна Антарес
Мерцающий сквозь кольца Сатурна Антарес

Другой красный сверхгигант – Антарес – находится в созвездии Скорпиона и виден наблюдателям по всему миру. Его название буквально означает «равный Марсу» (Аресу) на древнегреческом. Эта звезда получила своё название благодаря своему красноватому виду, похожему на планету Марс. Антарес находится примерно в 550 световых годах от Земли в направлении созвездия Скорпиона. Эта звезда примерно в 10 000 раз ярче Солнца и в 18 раз больше нашей звезды. У Антареса также есть звезда-компаньон под названием Антарес B, которая довольно мала – в четыре раза больше радиуса Солнца и всего в 10 раз больше его массы. Как и Бетельгейзе, Антарес взорвётся как сверхновая, астрономы думают, что это может произойти в ближайшие 100 000 лет.

Ригель (ẞ Ориона) 

Яркая сверхгигантская звезда Ригель появляется из дымки верхних слоев атмосферы Сатурна на этом снимке с аппарата Кассини
Яркая сверхгигантская звезда Ригель появляется из дымки верхних слоев атмосферы Сатурна на этом снимке с аппарата Кассини

Самая яркая звезда созвездия Ориона называется Ригель – это седьмая по яркости звезда на небе. Ригель примерно в 120 000 раз ярче Солнца, а также является переменной звездой. У него есть компаньон, который является двойной звездой, содержащей две звезды B-типа Главной последовательности. Хотя его называют второй по яркости звездой Ориона, на самом деле большую часть времени Ригель остается самым ярким. Его название происходит от арабского термина, обозначающего «левую ногу Джаузы», где этим именем называли Ориона.

Поделись этой страницей: