Ако погледнете отблизо нощното небе, лесно ще забележите, че звездите, които ни гледат, се различават по цвят. Синкави, бели, червени, те блестят равномерно или трептят като гирлянд на коледно дърво. В телескоп разликите в цветовете стават по-очевидни. Причината за това разнообразие се крие в температурата на фотосферата. И, противно на логичното предположение, най-горещите не са червени, а сини, бяло-сини и бели звезди. Но първо нещата.
Спектрална класификация
Звездите са огромни горещи топки газ. Начинът, по който ги виждаме от Земята, зависи от много параметри. Например звездите всъщност не мигат. Много е лесно да се убедим в това: достатъчно е да си спомним Слънцето. Ефектът на трептене възниква поради факта, че светлината, идваща от космическите тела към нас, преодолява междузвездната среда, пълна с прах и газ. Друго нещо е цветът. Това е следствие от нагряването на черупките (особено фотосферата) до определени температури. Истинският цвят може да се различава от видимия, но разликата обикновено е малка.
Днес харвардската спектрална класификация на звездите се използва по целия свят. Тя случайно етемпература и се основава на формата и относителния интензитет на линиите на спектъра. Всеки клас съответства на звездите с определен цвят. Класификацията е разработена в Харвардската обсерватория през 1890-1924 г.
Един бръснат англичанин дъвчеше фурми като моркови
Има седем основни спектрални класа: O-B-A-F-G-K-M. Тази последователност отразява постепенно намаляване на температурата (от О до М). За да го запомните, има специални мнемонични формули. На руски един от тях звучи така: „Един бръснат англичанин дъвчеше фурми като моркови“. Към тези класове са добавени още двама. Буквите C и S означават студени осветителни тела с ленти от метален оксид в спектъра. Нека разгледаме по-отблизо звездните класове:
- Клас O се характеризира с най-висока повърхностна температура (от 30 до 60 хиляди Келвина). Звездите от този тип превъзхождат Слънцето по маса с 60, а по радиус - с 15 пъти. Видимият им цвят е син. По яркост те изпреварват нашата звезда повече от милион пъти. Синята звезда HD93129A, принадлежаща към този клас, се характеризира с един от най-високите индекси на светимост сред известните космически тела. По този показател той изпреварва Слънцето с 5 милиона пъти. Синята звезда се намира на разстояние 7,5 хиляди светлинни години от нас.
- Клас B има температура от 10-30 хиляди Келвина, маса 18 пъти по-голяма от тази на Слънцето. Това са бяло-сини и бели звезди. Радиусът им е 7 пъти по-голям от този на Слънцето.
- Клас А се характеризира с температура от 7,5-10 хиляди Келвина,радиус и маса, превишаващи съответно 2,1 и 3,1 пъти подобните параметри на Слънцето. Това са бели звезди.
- Клас F: температура 6000-7500 K. Маса по-голяма от слънчевата с 1,7 пъти, радиус - с 1,3. От Земята такива звезди също изглеждат бели, истинският им цвят е жълтеникаво бял.
- Клас G: температура 5-6 хиляди Келвина. Слънцето принадлежи към този клас. Привидният и истински цвят на такива звезди е жълт.
- Клас K: температура 3500-5000 K. Радиусът и масата са по-малки от слънчевите, те са 0,9 и 0,8 от съответните параметри на звездата. Погледнато от Земята, цветът на тези звезди е жълтеникаво-оранжев.
- Клас M: температура 2-3,5 хиляди Келвина. Маса и радиус - 0,3 и 0,4 от подобни параметри на Слънцето. От повърхността на нашата планета те изглеждат червено-оранжеви. Beta Andromedae и Alpha Chanterelles принадлежат към клас M. Ярката червена звезда, позната на мнозина, е Бетелгейзе (Alpha Orionis). Най-добре е да го търсите в небето през зимата. Червената звезда се намира над и малко вляво от колана на Орион.
Всеки клас е разделен на подкласове от 0 до 9, тоест от най-горещия до най-студения. Числото на звездите показва принадлежността към определен спектрален тип и степента на нагряване на фотосферата в сравнение с други светила от групата. Например Слънцето принадлежи към клас G2.
Визуални бели
По този начин звездните класове от B до F могат да изглеждат бели от Земята. И само обекти, принадлежащи към A-тип, всъщност имат това оцветяване. Така че звездите Саиф (съзвездието Орион) и Алгол (бета Персей) на наблюдател, който не е въоръжен с телескоп, ще изглеждабяло. Принадлежат към спектрален клас В. Истинският им цвят е синьо-бял. Бели се появяват и Митракс и Процион, най-ярките звезди в небесните рисунки на Персей и Малкия куче. Истинският им цвят обаче е по-близък до жълт (степен F).
Защо звездите са бели за земния наблюдател? Цветът е изкривен поради огромното разстояние, разделящо нашата планета от подобни обекти, както и обемните облаци прах и газ, често срещани в космоса.
Клас A
Белите звезди се характеризират с не толкова висока температура като представителите на класовете O и B. Фотосферата им се нагрява до 7,5-10 хиляди Келвина. Звездите от спектрален клас А са много по-големи от Слънцето. Светенето им също е по-голямо - около 80 пъти.
В спектрите на А-звездите водородните линии от серия Balmer са силно изразени. Линиите на други елементи са забележимо по-слаби, но стават по-значими, когато преминете от подклас A0 към A9. Гигантите и свръхгигантите, принадлежащи към спектралния клас А, се характеризират с малко по-слабо изразени водородни линии от звездите с главна последователност. В случая на тези светила линиите на хеви метал стават по-забележими.
Има много особени звезди, принадлежащи към спектралния клас А. Този термин се отнася до осветителни тела, които имат забележими характеристики в спектъра и физическите параметри, което затруднява класифицирането им. Например, доста редки звезди от типа Bootes lambda се характеризират с липса на тежки метали и много бавно въртене. Своеобразните светила включват и белите джуджета.
Клас А принадлежи към такива ярки обекти на нощтанебето, като Сириус, Менкалинан, Алиот, Кастор и други. Нека ги опознаем по-добре.
Alpha Canis Major
Сириус е най-ярката, макар и не най-близката звезда в небето. Разстоянието до него е 8,6 светлинни години. За земен наблюдател изглежда толкова ярък, защото има впечатляващи размери и въпреки това не е толкова отдалечен, колкото много други големи и ярки обекти. Най-близката звезда до Слънцето е Алфа Кентавър. Сириус е на пето място в този списък.
Принадлежи към съзвездието Голямо куче и е система от два компонента. Сириус А и Сириус Б са разделени от 20 астрономически единици и се въртят с период от малко под 50 години. Първият компонент на системата, звезда с основна последователност, принадлежи към спектралния клас A1. Масата му е два пъти по-голяма от слънчевата, а радиусът му е 1,7 пъти. Той е този, който може да бъде наблюдаван с просто око от Земята.
Вторият компонент на системата е бяло джудже. Звездата Сириус Б е почти равна на нашето светило по маса, което не е типично за подобни обекти. Обикновено белите джуджета се характеризират с маса от 0,6-0,7 слънчеви маси. В същото време размерите на Сириус Б са близки до тези на земята. Предполага се, че етапът на бялото джудже е започнал за тази звезда преди около 120 милиона години. Когато Сириус B се намираше в главната последователност, вероятно е било светило с маса от 5 слънчеви маси и принадлежеше към спектралния тип B.
Сириус А, според учените, ще премине към следващия етап на еволюция след около 660 милиона години. Тогаваще се превърне в червен гигант, а малко по-късно - в бяло джудже, като неговия спътник.
Alpha Eagle
Подобно на Сириус, много бели звезди, чиито имена са дадени по-долу, са добре познати не само на хората, които обичат астрономията, поради яркостта и честото им споменаване на страниците на научнофантастичната литература. Алтаир е едно от тези светила. Alpha Eagle се среща например в Урсула ле Гуин и Стивън Кинг. На нощното небе тази звезда се вижда ясно поради своята яркост и относително непосредствена близост. Разстоянието, разделящо Слънцето и Алтаир, е 16,8 светлинни години. От звездите от спектрален клас А само Сириус е по-близо до нас.
Алтаир е 1,8 пъти по-масив от Слънцето. Характерна особеност е много бързото въртене. Звездата прави едно завъртане около оста си за по-малко от девет часа. Скоростта на въртене близо до екватора е 286 km/s. В резултат на това "пъргавият" Алтаир ще бъде сплескан от полюсите. Освен това, поради елипсовидна форма, температурата и яркостта на звездата намаляват от полюсите към екватора. Този ефект се нарича "гравитационно потъмняване".
Друга характеристика на Altair е, че неговият блясък се променя с времето. Отнася се до променливи от типа делта на щита.
Alpha Lyra
Вега е най-изучаваната звезда след Слънцето. Алфа Лира е първата звезда, чиито спектър е определен. Тя стана и второто светило след Слънцето, заснето на снимката. Вега е и сред първите звезди, до които учените измерват разстоянието по метода на парлакса. За дълъг период от време яркостта на звездата се приема за 0 при определяне на величините на други обекти.
Алфа Лира е добре позната както на астронома любител, така и на обикновения наблюдател. Тя е петата по яркост сред звездите и е включена в астеризма на летния триъгълник заедно с Алтаир и Денеб.
Разстоянието от Слънцето до Вега е 25,3 светлинни години. Екваториалният й радиус и маса са съответно 2,78 и 2,3 пъти по-големи от подобните параметри на нашата звезда. Формата на звезда далеч не е перфектна топка. Диаметърът на екватора е значително по-голям, отколкото при полюсите. Причината е огромната скорост на въртене. На екватора достига 274 km/s (за Слънцето този параметър е малко повече от два километра в секунда).
Една от специалните характеристики на Vega е дискът от прах, който го заобикаля. Предполага се, че е възникнал в резултат на голям брой сблъсъци на комети и метеорити. Праховият диск се върти около звездата и се нагрява от нейното излъчване. В резултат на това интензитетът на инфрачервеното лъчение на Vega се увеличава. Не толкова отдавна бяха открити асиметрии в диска. Вероятното им обяснение е, че звездата има поне една планета.
Alpha Gemini
Вторият най-ярък обект в съзвездието Близнаци е Кастор. Той, подобно на предишните светила, принадлежи към спектралния клас А. Кастор е една от най-ярките звезди на нощното небе. В съответния списък той е на 23-то място.
Castor е множествена система, състояща се от шест компонента. Двата основни елемента (Castor A и Castor B) се въртятоколо общ център на масата с период от 350 години. Всяка от двете звезди е спектрална двоична. Компонентите на Castor A и Castor B са по-малко ярки и вероятно принадлежат към спектралния тип M.
Castor C не беше незабавно свързан към системата. Първоначално той беше определен като независима звезда YY Gemini. В процеса на изследване на тази област от небето стана известно, че това светило е физически свързано със системата Кастор. Звездата се върти около център на маса, общ за всички компоненти с период от няколко десетки хиляди години и също е спектрален двоичен.
Beta Aurigae
Небесната рисунка на Аурига включва около 150 "точки", много от които са бели звезди. Имената на светилата ще кажат малко на човек, далеч от астрономията, но това не намалява значението им за науката. Най-яркият обект в небесния модел, принадлежащ към спектралния клас А, е Mencalinan или Beta Aurigae. Името на звездата на арабски означава "рамо на собственика на юздите."
Менкалинан - тройна система. Двата му компонента са субгиганти от спектрален клас А. Яркостта на всеки от тях надвишава сходния параметър на Слънцето с 48 пъти. Те са разделени на разстояние от 0,08 астрономически единици. Третият компонент е червено джудже на разстояние 330 AU от двойката. д.
Epsilon Ursa Major
Най-ярката "точка" в може би най-известното съзвездие в северното небе (Велика мечка) е Алиът, също класифициран като клас А. Привидната величина е 1,76. В списъкаНай-ярката звезда светило заема 33-то място. Алиот навлиза в астеризма на Голямата мечка и е по-близо до купата от другите светила.
Спектърът на Алиът се характеризира с необичайни линии, които се колебаят с период от 5,1 дни. Предполага се, че характеристиките са свързани с влиянието на магнитното поле на звездата. Флуктуациите в спектъра, според последните данни, могат да възникнат поради близкото разположение на космическо тяло с маса от почти 15 маси на Юпитер. Дали това е така, все още е загадка. Това, подобно на други тайни на звездите, астрономите се опитват да разберат всеки ден.
Бели джуджета
Историята за белите звезди ще бъде непълна, ако не споменем онзи етап от еволюцията на звездите, който е обозначен като "бяло джудже". Такива обекти получиха името си поради факта, че първите открити от тях принадлежаха към спектралния клас А. Това беше Сириус В и 40 Еридани В. Днес белите джуджета се наричат един от вариантите за последния етап от живота на звездата.
Нека се спрем по-подробно на жизнения цикъл на осветителните тела.
Star evolution
Звездите не се раждат за една нощ: всяка от тях преминава през няколко етапа. Първо, облак от газ и прах започва да се свива под въздействието на собствените си гравитационни сили. Бавно той приема формата на топка, докато енергията на гравитацията се превръща в топлина - температурата на обекта се повишава. В момента, когато достигне стойност от 20 милиона Келвина, започва реакцията на ядрен синтез. Този етап се счита за началото на живота на пълноценна звезда.
Повечето време светилата прекарват в главната последователност. В червата им непрекъснато протичат реакцииводороден цикъл. Температурата на звездите може да варира. Когато целият водород в ядрото свърши, започва нов етап на еволюция. Сега хелият е горивото. В същото време звездата започва да се разширява. Неговата осветеност се увеличава, докато температурата на повърхността, напротив, намалява. Звездата напуска основната последователност и се превръща в червен гигант.
Масата на хелиевото ядро постепенно нараства и то започва да се свива под собственото си тегло. Етапът на червения гигант завършва много по-бързо от предишния. Пътят, който ще поеме по-нататъшната еволюция, зависи от първоначалната маса на обекта. Звездите с ниска маса на етапа на червения гигант започват да набъбват. В резултат на този процес обектът изхвърля своите черупки. Образува се планетарна мъглявина и голо ядро на звезда. В такова ядро всички реакции на синтез са завършени. Нарича се хелиево бяло джудже. По-масивните червени гиганти (до определена граница) се развиват в въглеродни бели джуджета. Те имат по-тежки елементи от хелия в ядрата си.
Функции
Белите джуджета са тела, по маса, като правило, много близо до Слънцето. В същото време размерът им съответства на земята. Колосалната плътност на тези космически тела и процесите, протичащи в техните дълбини, са необясними от гледна точка на класическата физика. Тайните на звездите бяха разкрити от квантовата механика.
Веществото на белите джуджета е електронно-ядрена плазма. Почти невъзможно е да се проектира дори в лаборатория. Следователно много характеристики на такива обекти остават неразбираеми.
Дори и да изучавате звездите цяла нощ, няма да можете да откриете поне едно бяло джудже без специално оборудване. Тяхната яркост е много по-малка от тази на слънцето. Според учените белите джуджета съставляват приблизително 3 до 10% от всички обекти в Галактиката. Към днешна дата обаче са открити само тези, които се намират на не повече от 200-300 парсека от Земята.
Белите джуджета продължават да се развиват. Веднага след образуването те имат висока повърхностна температура, но бързо се охлаждат. Няколко десетки милиарди години след образуването, според теорията, бялото джудже се превръща в черно джудже - тяло, което не излъчва видима светлина.
Бялата, червената или синя звезда за наблюдателя се различават основно по цвят. Астрономът гледа по-дълбоко. Цветът за него веднага разказва много за температурата, размера и масата на обекта. Синя или ярко синя звезда е гигантска гореща топка, далеч пред Слънцето във всички отношения. Белите осветителни тела, примери за които са описани в статията, са малко по-малки. Звездните номера в различни каталози също казват на професионалистите много, но не всичко. Голямо количество информация за живота на далечни космически обекти или все още не е обяснена, или дори остава неоткрита.
