5.5. Классификация звезд

Звезды делятся по цвету, температуре и спектральному классу (спектру). А также по светимости (Е), звездной величине (“m” — видимой и “М” — истинной).

Спектральный класс. Мимолетный взгляд на звездное небо может дать неправильное впечатление, что все звезды одинакового цвета и яркости. В действительности цвет, светимость (блеск и яркость) у каждой звезды разные. Звезды, например, имеют следующие цвета: пурпурный, красный, оранжевый, зелено-желтый, зеленый, изумрудный, белый, голубой, фиолетовый, лиловый.

Цвет звезды зависит от ее температуры. По температуре звезды разделяются на спектральные классы (спектры), величина которых определяет ионизации газа атмосферы:

· красный — температура звезды около 600° (таких звезд на небе около 8%);

· алый — 1000°;

· розовый — 1500°;

· светло-оранжевый — 3000°;

· соломенно-желтый — 5000° (их около 33%);

· желтовато-белый* — 6000°;

· белый — 12000-15000° (их на небе около 58%);

· голубовато-белые — 25000°.

*В этом ряду наше Солнце (имеющее температуру 6000°) соответствует желтому цвету.

Самые горячие звезды – голубые, а самые холодные – инфракрасные. Больше всего на нашем небе белых звезд. Холодными являются и коричневые карлики (очень маленькие, объемом с Юпитер), но они больше по массе, чем Солнце в 10 раз.

По цвету звезды делятся на 10 классов в порядке убывания температуры: О, В, А, F, D, К, М; S, N, R. Звезды «О» — самые холодные, звезды «М» — горячие. Последние три класса (S, N, R), а также дополнительные спектральные классы С, WN, WС — принадлежат к редким переменным (вспыхивающим) звездам с отклонениями в химическом составе. Таких переменных звезд около 1%. Где О, В, А, F — ранние классы, а все остальные D, K, M, S, N, R — поздние классы. Кроме перечисленных 10 спектральных классов существуют еще три: Q — новые звезды; P — планетарные туманности; W — звезды типа Вольфа-Райе, которые делятся на углеродную и азотную последовательности. В свою очередь каждый спектральный класс делится на 10 подклассов от 0 до 9, где более горячая звезда обозначается (0), а холодная — (9). Например, А0, А1, А2, …, В9. Иногда дают более дробную классификацию (с десятыми долями), например: А2, 6 или М3, 8. Спектральную классификацию звезд записывают в следующем виде (5. 2. ):

S побочный ряд

O — B — A — F — D — K — M основная последовательность (5. 2. )

R N побочный ряд

Двойные звезды иногда обозначаются двойными буквами, например, АЕ, FF, RN.

Основные спектральные классы (основная последовательность):

“О” (голубые) — обладают высокой температурой и непрерывной большой интенсивностью ультрафиолетового излучения, вследствие чего свет от этих звезд кажется голубым. Наиболее интенсивны линии ионизированного гелия и многократно ионизированных некоторых других элементов (углерода, кремния, азота, кислорода). Наиболее слабые линии нейтрального гелия и водорода;

“В” (голубовато-белые) — линии нейтрального гелия достигают наибольшей интенсивности. Хорошо видны линии водорода и линии некоторых ионизированных элементов;

“А” (белые) — линии водорода достигают наибольшей интенсивности. Хорошо видны линии ионизированного кальция, наблюдаются слабые линии других металлов;

“F” (слегка желтоватые) — линии водорода становятся слабее. Усиливаются линии ионизированных металлов (особенно кальция, железа, титана);

“D” (желтые) — водородные линии не выделяются среди многочисленных линий металлов. Очень интенсивны линии ионизированного кальция;

“К” (красноватый) — линии водорода не заметны среди очень интенсивных линий металлов. Фиолетовый конец непрерывного спектра заметно ослаблен, что свидетельствует о сильном уменьшении температуры по сравнению с ранними классами, такими, как О, В, А;

“М” (красные) — линии металлов ослаблены. Спектр пересечен полосами поглощения молекул окиси титана и других молекулярных соединений.

Предполагают, что источником энергии звезды является реакция ядерного синтеза. Чем мощнее эта реакция, тем больше светимость звезды.

По светимости звезды делятся на 7 классов:

· I (а, б) — сверхгиганты;

· II — яркие гиганты;

· III — гиганты;

· IV — субгиганты;

· V — главная последовательность;

· VI — субкарлики;

· VII — белые карлики.

Самая горячая звезда — это ядро планетарных туманностей.

Для указания класса светимости кроме приведенных обозначений применяются также следующие:

· с — сверхгиганты;

· д — гиганты;

· d — карлики;

· sd — субкарлики;

· w — белые карлики.

Наше Солнце относится к спектральному классу D2, а по светимости к группе V и общее обозначение Солнца имеет вид D2V.

Самая яркая сверхновая звезда вспыхнула весной 1006 года в южном созвездии Волка (согласно китайским летописям). В максимуме своего блеска она была ярче Луны в первой четверти и была видна невооруженным глазом в течение 2 лет.

Блеск или видимая яркость (освещенность, L) — это один из главных параметров звезды. В большинстве случаев радиус звезды (R) определяют теоретически, исходя из оценки ее светимости (L) во всем оптическом диапазоне и температуры (Т). Светимость звезды (L) прямо пропорциональна величинам Т и L (5. 3. ):

L = R ∙ T

Звездная величина. Светимость (отношение силы света звезды к силе солнечного света) зависит от расстояния звезды до Земли и измеряется звездной величиной.

Звездная величина — безразмерная физическая величина, характеризующая освещенность, создаваемую небесным объектом вблизи наблюдателя. Средний блеск звезд принят за (+1), что соответствует первой звездной величине. Звезда второй звездной величины (+2) в 2, 512 раз слабее первой. Звезда (-1) величины в 2, 512 раз ярче первой звездной величины. Иными словами, чем звездная величина источника положительно численно больше, тем источник слабее*. Все крупные звезды имеют отрицательную (-) звездную величину, а все мелкие – положительную (+).

По светимости звезды делятся на 2 звездные величины:

· “М” абсолютную (истинную);

· “m” относительную (видимую с Земли).

Относительная видимая звездная величина (m) — это видимый с Земли блеск звезды. Она не определяет действительную характеристику звезды. В этом виновато расстояние до объекта. В табл. 5. 3., 5. 4. и 5. 5. представлены некоторые звезды и объекты земного неба по светимости от самых ярких (-) до слабых (+).

Самая большая звезда из известных — это R Золотой Рыбы (которое находится в южном полушарии неба). Она входит в состав соседней с нами звездной системы – Малого Магелланова Облака, расстояние до которого от нас в 12000 раз больше, чем до Сириуса. Это красный гигант, его радиус в 370 раз больше солнечного (что равно орбите Марса), но на нашем небе это звездочка видна всего лишь +8 звездной величиной. Она имеет угловой диаметр 57 угловых миллисекунд и находится от нас на расстоянии 61 парсек (пк). Если представить Солнце размером с волейбольный мяч, то звезда Антарес будет иметь диаметр 60 метров, Мира Киты – 66, Бетельгейзе – около 70.

Одна из самых маленьких звезд нашего неба — нейтронный пульсар PSR 1055-52. Его диаметр всего 20 км, но светит он сильно. Его видимая звездная величина +25.

Самая близкая к нам звезда — это Проксима Центавра (Кентавра), до нее 4, 25 св. лет. Эта звезда +11-й звездной величины располагается на южном небе Земли.

5. 6. Некоторые типы звезд

Квазары – это самые далекие космические тела и самые мощные источники видимого и инфракрасного излучения, наблюдаемые во Вселенной. Это видимые квазизвезды, имеющие необычный голубой цвет и являющиеся мощным источником радиоизлучения. Квазар в месяц излучает энергию, равную всей энергии Солнца. Размер квазара доходит до 200 а. е. Это самые удаленные и быстродвижущиеся объекты Вселенной. Открыты в начале 60-х годов 20 века. Их истинная светимость в сотни миллиардов раз больше светимости Солнца. Но эти звезды имеют переменную яркость. Самый яркий квазар ЗС-273 расположен в созвездии Девы, он имеет звездную величину +13m.

Белые карлики – самые маленькие, плотные, с малой светимостью звезды. Диаметр — примерно в 10 раз меньше солнечного.

Нейтронные звезды – звезды, в основном состоящие из нейтронов. Очень плотные, с огромной массой. Обладают различными магнитными полями, у них происходят частые вспышки различной мощности.

Магнитары – один из видов нейтронных звезд, звезды с быстрым вращением вокруг своей оси (около 10 сек. ). 10% всех звезд являются магнитарами. Существует 2 вида магнитаров:

v пульсары – открыты в 1967 году. Это сверхплотные космические пульсирующие источники радио-, оптического, рентгеновского и ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности Земли в виде периодически повторяющихся всплесков. Пульсирующий характер излучения объясняется быстрым вращением звезды и ее сильного магнитного поля. Все пульсары находятся от Земли на расстоянии от 100 до 25000 св. лет. Обычно рентгеновские звезды – это двойные звезды.

v ИМПГВ — источники с мягкими повторяющимися гамма всплесками. В нашей Галактике их открыто около 12 шт., это молодые объекты, они располагаются в плоскости Галактики и в Магеллановых облаках.

5. 7. Орбиты звезд

Собственное движение звезд первым обнаружил английский астроном Э. Галлей. Он сравнил данные Гиппарха (3 век до н. э. ) со своими данными (1718 год) по перемещению на небе трех звезд: Проциона, Арктура (созвездие Волопас) и Сириуса (созвездие Большой Пес). Движение нашей звезды Солнца в Галактике в 1742 году доказал Дж. Брадлей, а окончательно подтвердил в 1837 году финский ученый Ф. Аргеландер.

Орбиты звезд в Галактике. Движение звезд, как и планет, подчиняется определенным законам:

· они двигаются по эллипсу;

· их движение подчинено второму закону Кеплера (“прямая линия, соединяющая планету с Солнцем (радиус-вектор) описывает равные площади (S) в равные промежутки времени (Т)”.

Этот закон Кеплера можно условно назвать законом “единства времени и пространства”.

Подобную закономерность эллиптического движения подсистем вокруг центра своих систем мы также наблюдаем, рассматривая движение электрона в атоме вокруг своего ядра в модели атома Резерфорда-Бора.

Вращение звезд имеет следующие особенности:

вращение идет в спиральных рукавах Галактики в одном направлении;

· угловая скорость вращения убывает по мере удаления от центра Галактики. Однако это убывание несколько медленнее, чем, если бы вращение звезд вокруг центра Галактики происходило по закону Кеплера;

· линейная скорость вращение сначала возрастает по мере удаления от центра, а затем примерно на расстоянии Солнца она достигает наибольшего значения (около 250 км/с), после чего очень медленно убывает;

· старея, звезды перемещаются от внутреннего к внешнему краю рукава Галактики;

· Солнце и звезды в его окружении совершают полный оборот вокруг центра Галактики предположительно за 170-270 млн. лет (данные разных авторов) (что в среднем составляет около 220 млн. лет).

Белые карлики составляют 2, 3-2, 5% от всех звезд. Одиночные звезды только белые или желтые.

А двойные звезды встречаются всех цветов спектра.

Двойная система – система из двух звезд, обращающихся по орбитам вокруг общего центра масс. Физически двойная звезда – это две звезды, видимые на небе близко друг к другу и связанные силой тяготения. Большинство звезд двойные. Статистика говорит, что двойные звезды чаще состоят из холодного красного гиганта и горячего карлика. Расстояние между ними примерно равно 5 а. е. Оба объекта погружены в общую газовую оболочку, вещество для которой отдает красный гигант в виде звездного ветра и в результате пульсаций.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 Следующая ⇒