Что такое звезды?

Типы звезд: гигантские и сверхгигантские звезды

Гиганты и сверхгиганты образуются, когда у звезды заканчивается водород и начинается сжигание гелия.

Это самые большие звезды во Вселенной.

По мере того, как ядро звезды сжимается и нагревается, возникающее в результате тепло впоследствии заставляет внешние слои звезды расширяться наружу.

Звезды с малой или средней массой превращаются в красных гигантов, а звезды с большой массой, примерно в 10+ раз больше, чем Солнце, становятся красными сверхгигантами.

Звезда может сжаться и стать голубым сверхгигантом в периоды медленного синтеза.

Синий цвет обычно присутствует, когда температура распределяется по небольшой площади поверхности, что делает их более горячими.

Также могут возникать колебания между красным и синим.

Синий гигант

Голубые гиганты очень редки, потому что они развиваются только из более массивных и менее распространенных звезд, а также потому, что у них короткая жизнь.

Звезды с классами светимости III и II (яркий гигант и гигант) называются голубыми гигантами.

Их спектральные классы — O, B и A.

Термин «голубой гигант» относится к множеству звезд, находящихся на разных стадиях развития.

Это эволюционировавшие звезды, которые переместились с главной последовательности, но имеют мало общего.

Однако настоящие голубые гиганты имеют температуру выше 10 000 К.

Температура голубого гиганта может варьироваться вплоть до 33 000+ К, а светимость примерно в 1000 раз больше, чем у Солнца.

Они имеют массу от 2 до 150 масс нашего Солнца и обычно существуют от 10 до 100 миллионов лет.

Примерами голубого гиганта являются «Мейсса» и «Йота Орионис».

Синий сверхгигант

Голубые сверхгиганты также редки.

В науке они известны как сверхгиганты OB и обычно имеют классификацию светимости I и спектральную классификацию B9 или более раннюю.

Обычно они крупнее Солнца, но меньше красных сверхгигантов с массой от 10 до 100 масс Солнца.

Голубые сверхгиганты имеют температуру от 10 000 до 50 000 К и светимость от 10 000 до 1 миллиона раз больше, чем у Солнца.

Они живут очень короткой жизнью, около 10 миллионов лет.

Из-за своей массы голубые сверхгиганты быстро сжигают запасы водорода.

Некоторые звезды эволюционируют непосредственно в звезды Вольфа-Райе (Wolf-Rayet), перескакивая через обычную фазу голубого сверхгиганта.

Примерами голубого сверхгиганта являются «Ригель» и «Тау Большого Пса».

Красный гигант

Красные гиганты относятся к спектральным классам M и K, они намного меньше красных сверхгигантов и гораздо менее массивны.

Когда звезда израсходовала свой запас водорода в своем ядре, синтез прекращается, и звезда больше не создает внешнее давление, чтобы противодействовать внутреннему давлению, стягивающему ее.

Поэтому водородная оболочка вокруг ядра воспламеняется, продолжая жизнь звезды, но заставляя ее резко увеличиваться в размерах.

Это то, что создает красный гигант.

Красные гиганты могут быть в 100 раз больше, чем была звезда в фазе своей главной последовательности.

Когда это водородное топливо израсходовано, в реакциях термоядерного синтеза могут быть израсходованы дополнительные оболочки гелия и даже более тяжелых элементов.

Обычно они имеют температуру от 3300 до 5300 К и светимость от 100 до 1000 раз больше, чем у Солнца.

Они также имеют массу от 0,3 до 10 масс Солнца.

Красные гиганты живут от 0,1 до 2 миллиардов лет, прежде чем у них полностью закончится топливо и они станут белыми карликами.

Примерами красного гиганта являются «Альдебаран» и «Арктур».

Красный сверхгигант

Красные сверхгигантские звезды — это звезды, которые исчерпали свой запас водорода в своих ядрах, и поэтому их внешние слои сильно расширяются по мере того, как они эволюционируют от главной последовательности.

Они относятся к спектральным классам K и M и являются одними из самых больших звезд во Вселенной, хотя и не самыми массивными или яркими.

Они имеют температуру от 3500 до 4500 К и светимость от 1000 до 800000 раз больше, чем у Солнца.

Красные сверхгиганты имеют массу от 10 до 40 масс Солнца и живут от 3 до 100 миллионов лет.

Некоторые красные сверхгиганты, которые все еще могут создавать тяжелые элементы, в конечном итоге взрываются как сверхновые II типа.

Примерами красного сверхгиганта являются «Антарес» и «Бетельгейзе».

Солнцу повезло?

Итак, 4 с половиной миллиарда лет назад, когда Солнце только стало полноценной звездой, оно состояло из того же материала, что и вся Вселенная — трех четвертей водорода, одной четверти гелия, и пятидесятой части примесей металлов. Благодаря особой конфигурации этих добавок, энергия Солнца стала подходящей для наличия жизни в его системе.

Под металлами не подразумевается только никель, железо или золото — астрономы называют металлами все, что отличается от водорода и гелия. Туманность, из которой по теории сформировалось Солнце, была сильно металлизирована — она состояла из остатков сверхновых звезд, которые стали источником тяжелых элементов во Вселенной. Звезды, чьи условия зарождения были схожи с Солнечными, называются звездами населения I. Такие светила составляют большую часть нашей галактики.

Карта продуктов звездных ядерных реакций. Смотреть в полном размере.

Мы уже знаем, что благодаря 2% металлов в содержании Солнца оно горит медленнее — это обеспечивает не только долгую «жизнь» звезде, но и равномерную подачу энергии — важные для зарождения жизни на Земле критерии. Кроме того, раннее начало термоядерной реакции поспособствовало тому, что не все тяжелые вещества были поглощены младенцем-Солнцем — в итоге сумели зародиться и полностью сформироваться существующие нынче планеты.

К слову, Солнце могло гореть немногим тусклее — пусть и маленькую, но все же значимую часть металлов забрали у Солнца газовые гиганты. В первую очередь стоит выделить Юпитер, немало изменивший в Солнечной системе. Влияние планет на состав звезд было доказано в процессе наблюдений за тройной звездной системой 16 Лебедя. Там есть две звезды, похожие на Солнце, и возле одной из них нашли газовый гигант, масса которого минимум в 1,6 раза больше Юпитера. Металлизация этой звезды оказалась существенно ниже ее соседки.

Названия звезд и созвездий

Во все времена звезды завораживали. Они становились объектом изучений, как с мистической стороны (астрология, алхимия), так и с научной (астрономия). Люди их искали, вычисляли, считали, складывали в созвездия, а также давали им имена
. Созвездия это скопления небесных тел, расположенных в определенной последовательности.

На небе в определенных условиях с разных точек можно увидеть до 6 тысяч звезд. Они имеют свои научные названия, но около трёхсот из них имеют также личные имена, которые получили с древних времён. Звезды, преимущественно, носят арабские имена.

Дело в том, что когда везде активно развивалась астрономия, западный мир переживал «темные века», поэтому его развитие значительно отстало. Здесь более всего преуспела Месопотамия, меньше — Китай.

Арабы не только открывали новые, но и переименовали небесные светила,
которые уже имели латинское или греческое имя. В историю они вошли уже с арабскими названиями. Созвездия же, преимущественно, имели латинские имена.

Яркость зависит от излучаемого света, размера и расстояния от нас. Самой яркой звездой является Солнце. Она не самая большая, не самая яркая, но к нам ближе всего.

Самые красивые светила
с наибольшей яркостью. Первые среди них:

1. Сириус (Альфа Большого Пса);
2. Канопус (Альфа Киля);
3. Толиман (Альфа Центавра);
4. Арктур (Альфа Волопаса);
5. Вега (Альфа Лиры).

Примеры

Особое чувство возникает, когда получается не только опознать на небе знакомые светила, но и вспомнить, к какому классу они относятся, из чего состоят. Посмотрим, из каких звезд состоит Большая Медведица. В астеризм ковш входят семь светил. Самые яркие из них — это Алиот и Дубхе. Второе светило представляет собой систему из трех компонентов. В одном из них уже началось горение гелия. Два других, как и Алиот, располагаются на главной последовательности. К этой же части диаграммы Герцшпрунга-Рассела относятся и Фекда с Бенеташем, также составляющие ковш.

Самая яркая звезда ночного неба, Сириус, состоит из двух компонентов. Один из них относится к главной последовательности, второй — белый карлик. На ветви красных гигантов расположился Поллукс (альфа Близнецов) и Арктур (альфа Волопаса).

Из каких светил каждая галактика состоит? Из скольки звезд сформирована Вселенная? На подобные вопросы довольно трудно ответить точно. Несколько сотен миллиардов светил сосредоточены в одном только Млечном пути. Многие из них уже попали в объективы телескопов и регулярно обнаруживаются новые. То, из каких газов состоят звезды, нам тоже в целом известно, однако новые светила часто не соответствуют сложившемуся представлению. Космос таит еще немало тайн и многие объекты и их свойства ждут своих первооткрывателей.

Звезды… Нет ничего прекрасней вида ночного неба темной безлунной ночью. Вдали от городских огней мириады звезд усеивают небосвод, являя нам извечную картину.

Уже в глубокой древности люди начали объединять звезды в группы (или созвездия), а наиболее ярким из них дали собственные имена. Сделано это было для удобства, ведь среди тысяч звезд было не так-то легко ориентироваться. Богатая фантазия древних дала созвездиям имена мифических героев и фантастических существ.

Сириус (слева) и звезды из созвездий Ориона и Тельца над западным горизонтом озера Баконибель в Венгрии. Слева также можно видеть Млечный Путь. Фото:
Tamas Ladanyi/ladanyi.csillagaszat.hu

Что представляют собой звезды? В древности люди выдвигали самые разные предположения относительно их сущности. Некоторые философы полагали, что звезды — это «прорехи» в непрозрачном куполе неба, сквозь которые мы видим отблески Небесного огня. Другие считали, что звезды буквально прикреплены к небесной сфере богами для украшения ночного неба…

Природу звезд помогли установить точные физические методы наблюдений и наше знание общих законов природы. Теперь мы знаем, что звезды — это раскаленные газовые (вернее, плазменные) шары, летящие в беспредельном и почти пустом пространстве
. Звезды могут отличаться друг от друга по размерам, массе, температуре и интенсивности излучения, но источник энергии для большинства звезд один — термоядерные реакции, идущие в их недрах.

Наше Солнце
— тоже звезда. Солнце является центральным телом Солнечной системы, в состав которой входят планеты (в том числе и Земля), карликовые планеты, астероиды, кометы и мельчайшая пыль. Солнце — одиночная звезда, у нее нет звезды-спутника. Но если мы заглянем дальше в космос, то обнаружим, что звезды часто группируются по две, три, а то и больше звезд, вплоть до шести. Наконец, в космосе существуют целые звездные скопления, в составе которых насчитываются от десятков и сотен до миллионов светил…

Все звезды, которые мы видим ночью на небе, вместе со звездными скоплениями входят в состав огромной системы — Галактики
. Наша галактика называется Млечный Путь
. Она состоит из нескольких сотен миллиардов звезд. За пределами Млечного Пути существуют миллиарды других галактик, похожих на нашу собственную. Они находятся настолько далеко от нас, что только считанные единицы галактик можно увидеть невооруженным глазом.

Нам повезло. Мы живем в эпоху, когда наука достигла значительных успехов в понимании окружающего нас мира, в том числе и космоса. Благодаря этому мы имеем возможность смотреть на звезды не пустым взглядом. Переходя от созвездия к созвездию, нам известно, что в этом участке неба находится пульсар, а здесь — близкая, похожая на Солнце, звезда, вокруг которой тоже вращаются планеты. Так в небе причудливым образом соединяются история и современность, древние мифы и научные знания. И еще — извечная тайна космоса и жажда ее познать.

Глядя на ночное небо, мы видим множество сияющих звезд. Все дети думают, что звездочки маленькие и даже могут поместиться в ладошке, но взрослые знают, что это не так. А вот все ли смогут дать научное определение?

Давайте разберемся, что такое звезда с точки зрения астрономии.

Новые и сверхновые звезды

Иногда на небе ученые наблюдают резкую сильную вспышку, которая не имеет никакого отношения к мерцанию переменных светил. Так образуются новые и сверхновые звезды. Новые получили свое название, потому что раньше считалось, что на месте появления такого объекта первоначально была пустота. В ХХ веке, когда проводилось регулярное фотографирование небосвода, установили, что на месте вспышки «новых» светил все-таки была небольшая слабозаметная звездочка, но в определенный момент она почему-то резко увеличила свое свечение.

Новые звезды вспыхивают раз в несколько лет. И даже, несмотря на то, что количество излучаемого света увеличивается в десятки тысяч раз, заметить их невооруженных взглядом невозможно, настолько далеко они расположены.

Вспышка сверхновой звезды – куда более масштабное явление. Энергия, которая образуется при взрыве, сопоставима с солнечной, которую оно излучает за несколько миллиардов лет. Сверхновые звезды вспыхивают еще реже. Данное явление происходит как в нашей Галактике, так и за ее пределами. В 1054 г в китайских и японских хрониках в Галактике был отмечен взрыв сверхновой звезды, который видели даже в дневное время. В 1987 году с помощью современной аппаратуры удалось наблюдать вспышку сверхновой от начала до конца. Произошла она в галактике Большое Магелланово Облако.

Почему же вспыхивают новые и сверхновые звезды? Ответ на этот вопрос удалось найти лишь в середине ХХ века. Во время очередной вспышки, специалисты заметили, что произошел взрыв одной звезды из двойной системы. В этой паре одна звезда похожа на Солнце, относится в главной последовательности. Вторая – очень плотный белый карлик, его диаметр в 100 раз меньше Солнца. Звезды находятся очень близко друг к другу. В результате приливных сил вещество из желтого светила «переливалось» на карлика. Там оно попало в условия высоких температур и давления, что запустило термоядерные реакции. На Солнце такие реакции происходят в недрах и являются относительно спокойными. В системе звезд это спровоцировало взрыв, в результате которого оболочка белого карлика начала сильно расширяться, а светимость двойной системы многократно увеличилась. Однако плотность оболочки была настолько низкой, что она никак не повредила желтой звезде. Сейчас светило продолжает «снабжать» карлика веществом и вполне вероятно, что через несколько сотен лет произойдет еще одна вспышка новой звезды на небе.

Со сверхновыми дела обстоят немного иначе. В созвездии Тельца учеными было обнаружено светящееся газовое облако – Крабовидная туманность. Сейчас оно расширяется и специалистам удается определить скорость этого расширения. Если в течение определенного времени скорость не менялась, то примерно 1000 лет назад, вещество из туманности находилось в одной точке – в том месте, где произошла вспышка сверхновой звезды. Так ученые определили, что Крабовидная туманность – это остатки после вспышки. Позже были обнаружены еще аналогичные туманности. Самое интересное, что в центре Крабовидной туманности находится звезда пульсар. Ее вещество гораздо плотнее, чем у белых карликов. Ели очень массивные светила в конце своей жизни теряют устойчивость, то это становится причиной взрыва сверхновой звезды.

Наблюдать за звездами увлекательно и познавательно. Даже не используя никакой современной аппаратуры, можно для себя сделать много удивительных открытий. На небосводе регулярно появляются новые объекты. Только в нашей Галактике Млечный Путь ежегодно рождается около пяти новых звезд.

Звезды и скрытая масса Вселенной

Современные астрономические наблюдения указывают на то, что видимое вещество, а именно все звезды, планеты, межзвездные газы составляют только 1/6 часть массы вещества во Вселенной.

Помимо этого есть невидимое темное вещество или материя, количество которой в 5 раз больше привычного всем вещества.

Во Вселенной находится скрытая масса, которая увеличивает скорость вращения звезд при их удалении от центра галактик.

Кроме того, наблюдается такое явление как гравитационное линзирование.

Поэтому можно узнавать реальную массу галактик и их скоплений, которая оказывается гораздо больше чем то, что можно видеть. И эта масса отлично вписывается в модель с темной материей.

Природа темной материи одна из самых интересных и захватывающих загадок, которая стоит перед современной астрономией.

Масса

Если масса звезды меньше 0,08 MQ (MQ — масса Солнца), температура в ее недрах не достигает уровня, необходимого для сгорания водорода. Так, например, небесный объект с массой 0,06 MQ нагревается при помощи сил гравитации до температуры всего лишь до 2,5 миллионов градусов, что недостаточно для превращения водорода в гелий. Такой газовый шар способен жить лишь за счет сил гравитации. Спектр его излучения — преимущественно инфракрасный. Когда сила гравитации перестанет сжимать звезду (становится полностью вырожденным веществом), она теряет источник энергии. Вследствие этого шар остывает и превращается в черного карлика.

Если масса  находится в пределах от 0,08 MQ до 4,0 MQ, то туманность превращается в легкую звезду. К группе легких звезд желтых карликов принадлежит и наше Солнце. Температура в недрах  может достигать нескольких сотен миллионов градусов. Это означает, что в них не происходят все термоядерные реакции.

Более тяжелые звезды  группы (от 1,4 MQ ДО 4,0 MQ) называются красным гигантом. В продолжении своей жизни и прежде всего в преклонном возрасте они избавляются от большей части своей плазмы, выбрасывая ее в межзвездное пространство. Результатом последнего выброса плазмы является планетарная туманность.
Красный гигант состоит из массивного вырожденного ядра земного диаметра и огромной редкой плазменной оболочки конвективной зоны.

Глобула или газо-пылевая туманность имеющая очерченные границы и высокую плотность, масса которой составляет 4,0 MQ-8,0 MQ, эволюционирует в массивную звезду, ядро которой нагревается до температуры свыше трех миллиардов градусов.

Спектральный анализ и температура звезд

Спектры звезд — это их паспорта с описанием всех звездных примет, всех их физических свойств. Надо лишь уметь в этих паспортах разобраться. Многое еще мы не умеем из них извлечь в будущем, но уже и сейчас мы читаем в них немало.

По спектру звезды мы можем узнать ее светимость, а следовательно, и расстояние до нее, температуру, размер, химический состав ее атмосферы, скорость движения в пространстве, скорость ее вращения вокруг оси и даже то, нет ли вблизи нее другой невидимой звезды, вместе с которой она обращается вокруг их общего центра тяжести.

Спектральный анализ дает ученым также возможность определять скорость движения светил к нам или от нас даже в тех случаях, когда эту скорость и вообще движение светил никакими другими способами обнаружить невозможно.

Если какой-нибудь источник колебаний, распространяющихся в виде волн, движется по отношению к нам, то, понятно, длина волны колебаний, воспринимаемая нами, меняется. Чем быстрее приближается к нам источник колебания, тем короче делается длина его волны. И наоборот, чем быстрее источник колебаний удаляется, тем длина волны по сравнению с той длиной волны, которую воспринял бы наблюдатель, неподвижный по отношению к источнику, увеличивается.

То же самое происходит и со светом, когда источник света — небесное светило — движется по отношению к нам. Когда светило приближается к нам, длина волны всех линий в его спектре становится короче. А когда источник света удаляется, то длина волны тех же самых линий становится больше. В соответствии с этим в первом случае линии спектра сдвигаются в сторону фиолетового конца спектра (то есть в сторону коротких длин волн), а во втором случае они смещаются к красному концу спектра.

Точно так же путем изучения распределения яркости в спектре звезд мы узнали их температуру.

Звезды красного цвета — самые «холодные». Они нагреты до 3 тысяч градусов, что примерно равняется температуре в пламени электрической дуги.

Температура желтых звезд составляет 6 тысяч градусов. Такова же температура поверхности нашего Солнца, которое тоже относится к разряду желтых звезд. Температуру в 6 тысяч градусов наша техника пока не может искусственно создать на Земле.

Белые звезды еще более горячие. Температура их составляет от 10 до 20 тысяч градусов.

Наконец, самыми горячими среди известных нам звезд являются голубые звезды, раскаленные до 30, а в некоторых случаях даже до 100 тысяч градусов.

Классификация звезд по цвету и температуре

В недрах звезд температура должна быть значительно выше. Определить ее точно мы не можем, потому что свет из глубины звезд до нас не доходит: свет звезд, наблюдаемый нами, излучается их поверхностью. Можно говорить лишь о научных расчетах, о том, что температура внутри Солнца и звезд составляет примерно 20 миллионов градусов.

Несмотря на раскаленность звезд, нас достигает лишь ничтожная доля испускаемого ими тепла — так далеки от нас звезды. Больше всего тепла доходит к нам от яркой красной звезды Бетельгейзе в созвездии Ориона: меньше Одной десятой от миллиардной доли малой калории 1 на квадратный сантиметр за минуту.

Иными словами, собирая с помощью 2,5–метрового вогнутого зеркала это тепло, в течение года мы бы могли нагреть им наперсток воды всего лишь на два градуса!

Может ли планета стать звездой?

Теоретически, да. Планета может стать звездой, если добавить к ней достаточно массы, чтобы она сжалась и нагрелась, вызвав реакцию ядерного синтеза. Для того чтобы эта гипотетическая планета превратилась в звезду, она должна состоять в основном из водорода. Это необходимо для осуществления процесса ядерного синтеза, в результате которого водород превращается в гелий.

В качестве примера возьмем Юпитер, состоящий в основном из водорода. Его масса составляет 1,898 × 10²⁷ кг, тогда как масса Солнца — 1,989 × 10³⁰ кг. Таким образом, Юпитер примерно в 1,000 легче Солнца. Другими словами, чтобы превратить Юпитер в звезду, подобную Солнцу, (https://www.youtube.com/watch?v=v9HtCAHv54E). Однако можно обойтись и меньшим количеством планет. Например, чтобы получить красный карлик, нужно около 7,5% массы водорода Солнца. Для этого нам нужно столкнуть друг с другом всего 80 Юпитеров.

Так что гипотетически превратить планету в звезду возможно, но для этого потребуется ряд мощных столкновений. И, кто знает, может быть, это происходит прямо сейчас, где-то в просторах космоса.

Факторы яркости звезды

Размер и масса звезды

Наиболее очевидным и прямым фактором определения яркости звезды является ее размер и масса. Более массивные звезды имеют более высокую яркость, так как в них происходят более интенсивные ядерные реакции и они излучают больше энергии.

Расстояние до Земли

Другой фактор, влияющий на яркость звезды, — это ее удаленность от Земли. Чем ближе звезда, тем светлее она кажется. Например, Солнце — вполне обычная звезда, но это единственная звезда, которую мы можем наблюдать вблизи и которую мы видим как наиболее яркую на небе.

Температура звезды

Температура звезды также имеет важное значение. Чем выше температура звезды, тем выше ее яркость

Это связано с тем, что чем выше температура поверхности звезды, тем короче волны света, которые она излучает, и тем более она светится.

Степень гравитационной связи

Степень гравитационной связи звезды также влияет на ее яркость. Звезды, находящиеся в состоянии гравитационной связи в двойных, тройных или многократных системах, могут быть менее яркими, чем одиночные звезды той же массы.

Стадия жизненного цикла

Каждая звезда проходит через разные стадии жизненного цикла, и каждая стадия связана с определенным уровнем яркости. Например, красные гиганты — звезды высокой массы в конце жизненного цикла — сильно выделяются своей яркостью на небе.

Что такое звезда?

На древнееврейском языке слово «звезда» звучит как kôkāb (כוכב). Когда мы читаем Библию, мы хотим знать, как её понимали первые читатели. В нашем случае нам следует выяснить, какое значение древние евреи вкладывали в слово kôkāb. Здесь надо сказать, что это значение отличается от того, что  думают о звёздах современные астрономы.

Вселенная вмещает около 10²² звёзд. Это число настолько велико, что даже компьютер, способный совершать каждую секунду триллион операций, досчитал бы до этого числа через 300лет.  Библия говорит о том, что человеку невозможно подсчитать все звёзды.

Итак, библейское слово kôkāb, т.е. «звезда», означает любой небольшой небесный объект, включая метеориты  («стреляющие звезды»). К звездам относится и то, что древнегреческие астрономы называли astēr planētēs (αστήρ πλανήτης), т.е. «блуждающие звезды», то, что сегодня мы называем «планеты». По идее сюда же относятся и планеты вокруг других звёзд, что, признаться, создает проблему для эволюционных  теорий происхождения планет.3 

Тем не менее, современные астрономы классифицируют звезды, как гигантские светящиеся шары из плазмы, находящиеся в состоянии гидростатического равновесия, при котором давление внешнего излучения уравновешивает внутреннюю гравитацию.  Таким образом, следуя современному, а не библейскому, определению, наше Солнце является звездой. Это означает, что мы можем использовать Солнце в качестве объекта для сравнения с другими звёздами.

Классификация звёзд[]

Начало современной классификации звёзд было положено в начале XX века независимо друг от друга датским астрономом Эйнаром Герцшпрунгом и американским астрофизиком Генри Расселом. Впоследствии эта классификация неоднократно дорабатывалась и корректировалась, но, в целом, незначительно.

Звёзды главной последовательности

Наиболее многочисленный класс звёзд составляют звёзды главной последовательности, к такому типу звёзд принадлежит и наше Солнце. С эволюционной точки зрения главная последовательность — это то место диаграммы Герцшпрунга-Рассела, на котором звезда находится большую часть своей жизни. В это время потери энергии на излучения компенсируются за счёт энергии, выделяющейся в ходе ядерных реакции. Время жизни на главной последовательности определяется массой и долей элементов тяжелее гелия (металличностью).

Класс	Вид	Температура, К	Цвет	Теоретическая биозона, гм
O		30 000 — 60 000	голубой	—
B		10 000 — 30 000	бело-голубой	—
A		7 500 — 10 000	белый	—
F		6 000 — 7 500	жёлто-белый	269,3 — 448,8
G		5 000 — 6 000	жёлтый	104,8 — 239,4
K		3 500 — 5 000	оранжевый	74,8 — 119,7
M		2 000 — 3 500	красный	15,0 — 44,9

Коричневые карлики

Коричневые карлики — это тип звёзд, в которых ядерные реакции никогда не могли компенсировать потери энергии на излучение. Долгое время коричневые карлики были гипотетическими объектами. Их существование предсказали в середине XX в., основываясь на представлениях о процессах, происходящих во время формирования звезд. Однако в 2004 году впервые был обнаружен коричневый карлик. На сегодняшний день открыто достаточно много звёзд подобного типа. Их спектральный класс М — T. В теории выделяется ещё один класс — обозначаемый Y.

Белые карлики

Вскоре после гелиевой вспышки «загораются» углерод и кислород; каждое из этих событий вызывает сильную перестройку звезды и её быстрое перемещение по диаграмме Герцшпрунга — Рассела. Размер атмосферы звезды увеличивается ещё больше, и она начинает интенсивно терять газ в виде разлетающихся потоков звёздного ветра. Судьба центральной части звезды полностью зависит от её исходной массы: ядро звезды может закончить свою эволюцию как белый карлик (маломассивные звёзды), в случае, если её масса на поздних стадиях эволюции превышает предел Чандрасекара — как нейтронная звезда (пульсар), если же масса превышает предел Оппенгеймера — Волкова — как чёрная дыра. В двух последних случаях завершение эволюции звёзд сопровождается катастрофическими событиями — вспышками сверхновых.

Подавляющее большинство звёзд, и Солнце в том числе, заканчивают эволюцию, сжимаясь до тех пор, пока давление вырожденных электронов не уравновесит гравитацию. В этом состоянии, когда размер звезды уменьшается в сотню раз, а плотность становится в миллион раз выше плотности воды, звезду называют белым карликом. Она лишена источников энергии и, постепенно остывая, становится тёмной и невидимой.

Красные гиганты

Красные гиганты и сверхгиганты — это звёзды с довольно низкой эффективной температурой (3000 — 5000 К), однако с огромной светимостью. Для их спектра характерно присутствие молекулярных полос поглощения, а максимум излучения приходится на инфракрасный диапазон.

Нейтронные звёзды

На поздних стадия эволюции у звёзд с массой 8-10 M_ʘ давление вырождённых электронов не может сдержать сжатие ядра, и оно продолжается до тех пор, пока большинство частиц не превратится в нейтроны. Масса таких звезд начинается от предела Чандрасекара (1.44 M_ʘ) и до предела Оппенгеймера — Волкова при диаметре порядка 10 км.

Ещё одной особенностью нейтронных звезд является сильное магнитное поле. Благодаря ему и быстрому вращению, приобретённому звездой из-за несферического коллапса или как результат сохранения вращательного момента при сильном сжатии, на небе наблюдаются радио- и рентгеновские пульсары.

Отличия звезд от планет

Помимо способности создавать свет и тепло, есть и другие различия между звездами и планетами.

1. Происхождение

Звезды образуются из огромных облаков газа и пыли, которые сжимаются под действием силы тяжести и нагреваются, вызывая ядерный синтез в ядре. Планеты образуются из остатков материи, которые не стали частью звезды.

2. Состав

Большинство открытых звезд состоят в основном из водорода и гелия. Что касается планет, то по составу они бывают двух типов — газовые (также состоящие из водорода и гелия) и земные (состоящие из каменных пород).

3. Орбита

Звезды не вращаются вокруг планет, но планеты обычно вращаются вокруг звезд. Однако есть исключения, такие как планеты-изгои (или свободнолетящие планеты). Они гравитационно не привязаны ни к одной звезде или бурому карлику и свободно путешествуют по космосу. Да, такое возможно! Даже у нашего Солнца раньше было больше планет, но потом некоторые из них стали “изгоями”. Планеты-изгои появляются, когда несколько крупных планет борются за место вокруг одной звезды и в конце концов соперники выталкивают их из этой планетарной системы.

4. Продолжительность жизни

В то время как планеты стабильно существуют на протяжении длительного времени, пока что-то не разрушает их, звезды имеют четко определенный жизненный цикл от рождения до смерти. Этот цикл зависит от размера звезды — чем больше звезда, тем короче срок ее жизни. Например, самые массивные звезды могут умереть всего через несколько миллионов лет, в то время как звезда, подобная Солнцу, может прожить около 10 миллиардов лет.

5. Диаметр

Обычно звезды имеют больший диаметр, чем планеты. Однако есть исключения, например, звезды вроде белых карликов. Это остатки звезд, которые когда-то были похожи на Солнце, но умерли и от них осталось только ядро размером примерно с Землю. Если до смерти звезды вокруг нее вращались планеты больше Земли, возможно, что некоторые из них выживут, и вы получите планету больше ее звезды.

6. Масса

Звезды всегда имеют большую массу, чем планеты. Как было сказано выше, если газообразная планета приобретет такую же массу, как звезда, она, скорее всего, станет звездой. Что касается каменных планет, то не существует ни одной известной подобной планеты с массой, близкой к массе звезды.

7. Атмосфера

Атмосфера звезд состоит в основном из горячего газа и плазмы. У планет же атмосферы различаются по составу и плотности. Например, атмосфера Земли на 99% состоит из азота и кислорода, а атмосферы Венеры и Марса более чем на 98% состоят из углекислого газа и азота.

8. Пригодность для жизни

Звезды не пригодны для жизни из-за отсутствия поверхности, жара и интенсивного излучения от их ядер. Также существуют и непригодные для жизни планеты с экстремальными температурами, отсутствием кислорода или токсичной средой. Однако мы — пример того, что некоторые планеты могут поддерживать жизнь.

9. Температура

Звезды невероятно горячие, в то время как планеты имеют относительно низкую температуру. Но бывают и исключения. Например, в 2017 году ученые обнаружили KELT-9b — планету с температурой «поверхности» более 4,000°C, почти такую же горячую, как наше Солнце. Причина такой высокой температуры планеты в том, что ее звезда сама по себе очень горячая и KELT-9b находится очень близко к ней.

10. Численность во Вселенной

Планеты встречаются чаще, чем звезды в нашей Вселенной. Скорее всего, общее число планет превышает число звезд в 100-100,000 раз. Вот еще более удивительный факт — в Млечном Пути может быть даже больше планет-изгоев (тех, что не вращаются вокруг определенной звезды), чем звезд.