Ako pažljivo pogledate noćno nebo, lako je primijetiti da se zvijezde koje gledaju u nas razlikuju po boji. Plavkaste, bijele, crvene, ravnomjerno sijaju ili trepere poput vijenca za božićno drvce. U teleskopu, razlike u boji postaju očiglednije. Razlog za ovu raznolikost leži u temperaturi fotosfere. I, suprotno logičnoj pretpostavci, najtoplije nisu crvene, već plave, bijelo-plave i bijele zvijezde. Ali prvo stvari.
Spektralna klasifikacija
Zvijezde su ogromne vruće kugle plina. Način na koji ih vidimo sa Zemlje zavisi od mnogih parametara. Na primjer, zvijezde zapravo ne svjetlucaju. U to se vrlo lako uvjeriti: dovoljno je zapamtiti Sunce. Efekat treperenja nastaje zbog činjenice da svjetlost koja dolazi iz kosmičkih tijela do nas pobjeđuje međuzvjezdani medij, pun prašine i plina. Druga stvar je boja. To je posljedica zagrijavanja školjki (posebno fotosfere) na određene temperature. Prava boja se može razlikovati od vidljive, ali razlika je obično mala.
Danas se Harvardska spektralna klasifikacija zvijezda koristi u cijelom svijetu. Ona je slučajnotemperature i zasniva se na obliku i relativnom intenzitetu linija spektra. Svaka klasa odgovara zvijezdama određene boje. Klasifikacija je razvijena na Harvardskoj opservatoriji 1890-1924.
Jedan obrijani Englez je žvakao hurme poput šargarepe
Postoji sedam glavnih spektralnih klasa: O-B-A-F-G-K-M. Ova sekvenca odražava postepeno smanjenje temperature (od O do M). Da biste to zapamtili, postoje posebne mnemoničke formule. Na ruskom, jedan od njih zvuči ovako: "Jedan obrijani Englez je žvakao hurme kao šargarepu." Još dvije su dodane ovim klasama. Slova C i S označavaju hladne svjetiljke sa metalnim oksidnim trakama u spektru. Pogledajmo bliže klase zvijezda:
- Klasu O karakteriše najviša površinska temperatura (od 30 do 60 hiljada Kelvina). Zvijezde ove vrste premašuju Sunce po masi za 60, a po polumjeru - za 15 puta. Njihova vidljiva boja je plava. Što se tiče sjaja, oni su ispred naše zvijezde više od milion puta. Plava zvijezda HD93129A, koja pripada ovoj klasi, odlikuje se jednim od najvećih indeksa sjaja među poznatim kosmičkim tijelima. Prema ovom pokazatelju, ispred Sunca je 5 miliona puta. Plava zvijezda se nalazi na udaljenosti od 7,5 hiljada svjetlosnih godina od nas.
- Klasa B ima temperaturu od 10-30 hiljada Kelvina, masu 18 puta veću od Sunčeve. To su bijelo-plave i bijele zvijezde. Njihov radijus je 7 puta veći od Sunčevog.
- Klasu A karakteriše temperatura od 7,5-10 hiljada Kelvina,radijus i masa 2,1 i 3,1 puta veći od sličnih parametara Sunca. Ovo su bijele zvijezde.
- Klasa F: temperatura 6000-7500 K. Masa veća od Sunca za 1,7 puta, poluprečnik - za 1,3. Sa Zemlje i takve zvijezde izgledaju bijele, njihova prava boja je žućkasto bela.
- Klasa G: temperatura 5-6 hiljada Kelvina. Sunce pripada ovoj klasi. Prividna i prava boja takvih zvijezda je žuta.
- Klasa K: temperatura 3500-5000 K. Radijus i masa su manji od solarnih, oni su 0,9 i 0,8 odgovarajućih parametara zvijezde. Gledano sa Zemlje, boja ovih zvijezda je žućkasto-narandžasta.
- Klasa M: temperatura 2-3,5 hiljada Kelvina. Masa i poluprečnik - 0,3 i 0,4 od sličnih parametara Sunca. Sa površine naše planete izgledaju crveno-narandžasto. Beta Andromedae i Alpha Chanterelles pripadaju M klasi. Jarko crvena zvijezda poznata mnogima je Betelgeuse (Alpha Orionis). Najbolje ga je tražiti na nebu zimi. Crvena zvijezda se nalazi iznad i malo lijevo od Orionovog pojasa.
Svaka klasa je podijeljena u podklase od 0 do 9, odnosno od najtoplijih do najhladnijih. Broj zvijezda ukazuje na pripadnost određenom spektralnom tipu i stepen zagrijavanja fotosfere u poređenju sa drugim svjetiljkama u grupi. Na primjer, Sunce pripada klasi G2.
Vizuelni bijeli
Dakle, zvjezdane klase B do F mogu izgledati bijele sa Zemlje. I samo objekti koji pripadaju A-tipu zapravo imaju ovu boju. Dakle, zvijezda Saif (sazviježđe Orion) i Algol (beta Perseus) posmatraču koji nije naoružan teleskopom će izgledatibijela. Pripadaju spektralnoj klasi B. Njihova prava boja je plavo-bela. Bijele se pojavljuju i Mitraks i Procion, najsjajnije zvezde na nebeskim crtežima Perseja i Malog psa. Međutim, njihova prava boja je bliža žutoj (ocena F).
Zašto su zvijezde bijele za zemaljskog posmatrača? Boja je izobličena zbog velike udaljenosti koja dijeli našu planetu od sličnih objekata, kao i ogromnih oblaka prašine i plina, koji se često nalaze u svemiru.
Klasa A
Bele zvezde karakteriše ne tako visoka temperatura kao predstavnici klasa O i B. Njihova fotosfera se zagreva do 7,5-10 hiljada Kelvina. Zvezde spektralne klase A su mnogo veće od Sunca. Njihova luminoznost je takođe veća - oko 80 puta.
U spektrima A-zvijezda, vodonikove linije Balmerove serije su jako izražene. Linije ostalih elemenata su primjetno slabije, ali postaju značajnije kako prelazite iz podklase A0 u A9. Divovi i supergiganti koji pripadaju spektralnoj klasi A karakteriziraju se malo manje izraženim vodoničnim linijama od zvijezda glavnog niza. U slučaju ovih svetiljki, linije teškog metala postaju uočljivije.
Postoje mnoge neobične zvijezde koje pripadaju spektralnoj klasi A. Ovaj termin se odnosi na svetiljke koje imaju uočljive karakteristike u spektru i fizičkim parametrima, što otežava njihovu klasifikaciju. Na primjer, prilično rijetke zvijezde tipa Bootes lambda karakterizira nedostatak teških metala i vrlo spora rotacija. Neobična svjetiljka također uključuju bijele patuljke.
Klasa A pripada tako svetlim objektima noćinebo, kao Sirius, Mencalinan, Alioth, Castor i drugi. Hajde da ih bolje upoznamo.
Alpha Canis Major
Sirius je najsjajnija, ali ne i najbliža zvijezda na nebu. Udaljenost do njega je 8,6 svjetlosnih godina. Za zemaljskog posmatrača, čini se tako svijetlim jer ima impresivnu veličinu, a ipak nije tako udaljen kao mnogi drugi veliki i svijetli objekti. Najbliža zvijezda Suncu je Alfa Kentauri. Sirius je na petom mjestu na ovoj listi.
Pripada sazvežđu Veliki pas i sistem je od dve komponente. Sirijus A i Sirijus B su razdvojeni sa 20 astronomskih jedinica i rotiraju se u periodu od nešto manje od 50 godina. Prva komponenta sistema, zvezda glavne sekvence, pripada spektralnoj klasi A1. Njegova masa je dvostruko veća od Sunčeve, a poluprečnik 1,7 puta. On je taj koji se može posmatrati golim okom sa Zemlje.
Druga komponenta sistema je bijeli patuljak. Zvijezda Sirius B po masi je gotovo jednaka našoj svjetilici, što nije tipično za takve objekte. Tipično, bijele patuljke karakterizira masa od 0,6-0,7 solarnih masa. Istovremeno, dimenzije Sirijusa B su bliske Zemljinim. Pretpostavlja se da je stadijum bijelog patuljka započeo za ovu zvijezdu prije oko 120 miliona godina. Kada se Sirijus B nalazio na glavnoj sekvenci, to je vjerovatno bila svjetiljka s masom od 5 solarnih masa i pripadala je spektralnom tipu B.
Sirius A, prema naučnicima, preći će u sljedeću fazu evolucije za oko 660 miliona godina. Ondapretvorit će se u crvenog diva, a malo kasnije - u bijelog patuljka, poput svog pratioca.
Alpha Eagle
Poput Sirijusa, mnoge bele zvezde, čija su imena data u nastavku, dobro su poznate ne samo ljudima koji vole astronomiju zbog svog sjaja i čestog spominjanja na stranicama naučnofantastične literature. Altair je jedno od tih svjetiljki. Alpha Eagle se nalazi, na primjer, u Ursula le Guin i Steven King. Na noćnom nebu ova zvijezda je jasno vidljiva zbog svog sjaja i relativno velike blizine. Udaljenost između Sunca i Altaira je 16,8 svjetlosnih godina. Od zvijezda spektralne klase A, samo nam je Sirijus bliži.
Altair je 1,8 puta masivniji od Sunca. Njegova karakteristična karakteristika je vrlo brza rotacija. Zvijezda napravi jednu rotaciju oko svoje ose za manje od devet sati. Brzina rotacije u blizini ekvatora je 286 km/s. Kao rezultat toga, "spretni" Altair će biti spljošten sa stubova. Osim toga, zbog eliptičnog oblika, temperatura i sjaj zvijezde se smanjuju od polova prema ekvatoru. Ovaj efekat se naziva "gravitaciono zamračenje".
Još jedna karakteristika Altaira je da se njegov sjaj vremenom mijenja. Odnosi se na varijable tipa Shield delta.
Alpha Lyra
Vega je najproučavanija zvijezda nakon Sunca. Alpha Lyrae je prva zvijezda kojoj je određen spektar. Ona je također postala druga svjetiljka nakon Sunca, uhvaćena na fotografiji. Vega je također bila među prvim zvijezdama do kojih su naučnici izmjerili udaljenost metodom parlaksa. Tokom dugog perioda, sjaj zvezde je uzet kao 0 kada se određuju magnitude drugih objekata.
Alpha Lyra je dobro poznata i astronomima amaterima i običnom posmatraču. Peta je najsjajnija među zvezdama i uključena je u asterizam letnjeg trougla zajedno sa Altairom i Denebom.
Udaljenost od Sunca do Vege je 25,3 svjetlosne godine. Njegov ekvatorijalni polumjer i masa su 2,78 i 2,3 puta veći od sličnih parametara naše zvijezde, respektivno. Oblik zvijezde je daleko od savršene lopte. Prečnik na ekvatoru je primetno veći nego na polovima. Razlog je velika brzina rotacije. Na ekvatoru dostiže 274 km/s (za Sunce, ovaj parametar je nešto više od dva kilometra u sekundi).
Jedna od posebnih karakteristika Vega je disk prašine koji ga okružuje. Pretpostavlja se da je nastao kao rezultat velikog broja sudara kometa i meteorita. Disk prašine se okreće oko zvijezde i zagrijava se njenim zračenjem. Kao rezultat, povećava se intenzitet infracrvenog zračenja Vega. Ne tako davno otkrivene su asimetrije na disku. Njihovo vjerovatno objašnjenje je da zvijezda ima barem jednu planetu.
Alpha Gemini
Drugi najsjajniji objekat u sazvežđu Blizanaca je Kastor. On, kao i prethodne svjetiljke, pripada spektralnoj klasi A. Kastor je jedna od najsjajnijih zvijezda na noćnom nebu. Na odgovarajućoj listi je na 23. mjestu.
Castor je višestruki sistem koji se sastoji od šest komponenti. Dva glavna elementa (Castor A i Castor B) se rotirajuoko zajedničkog centra mase sa periodom od 350 godina. Svaka od dvije zvijezde je spektralna binarna. Komponente Castor A i Castor B su manje svijetle i vjerovatno pripadaju spektralnom tipu M.
Castor C nije odmah spojen na sistem. U početku je označen kao nezavisna zvijezda YY Gemini. U procesu istraživanja ovog područja neba, postalo je poznato da je ova svjetiljka fizički povezana sa Castor sistemom. Zvezda se okreće oko centra mase zajedničkog svim komponentama sa periodom od nekoliko desetina hiljada godina i takođe je spektralna binarna.
Beta Aurigae
Aurigin nebeski crtež uključuje oko 150 "tačaka", mnoge od njih su bijele zvijezde. Imena svjetiljki malo će reći osobi koja je daleko od astronomije, ali to ne umanjuje njihov značaj za nauku. Najsjajniji objekat u nebeskom uzorku, koji pripada spektralnoj klasi A, je Mencalinan ili Beta Aurigae. Ime zvijezde na arapskom znači "rame vlasnika uzde."
Menkalinan - trostruki sistem. Njegove dvije komponente su subgiganti spektralne klase A. Svijetlost svake od njih premašuje sličan parametar Sunca za 48 puta. Razdvojeni su razmakom od 0,08 astronomskih jedinica. Treća komponenta je crveni patuljak na udaljenosti od 330 AJ od para. e.
Epsilon Ursa Major
Najsvetlija "tačka" u možda najpoznatijem sazvežđu na severnom nebu (Veliki medved) je Aliot, takođe klasifikovan kao klasa A. Prividna magnituda je 1,76. Najsjajnija zvijezda lumina zauzima 33. mjesto. Alioth ulazi u asterizam Velikog medvjeda i bliže je zdjeli od ostalih svjetiljki.
Aliotov spektar karakterišu neobične linije koje fluktuiraju u periodu od 5,1 dan. Pretpostavlja se da su karakteristike povezane sa uticajem magnetnog polja zvezde. Fluktuacije u spektru, prema novijim podacima, mogu nastati zbog bliske lokacije kosmičkog tijela s masom od skoro 15 masa Jupitera. Da li je to tako, još uvijek je misterija. To, kao i druge tajne zvijezda, astronomi pokušavaju razumjeti svaki dan.
Beli patuljci
Priča o bijelim zvijezdama bit će nepotpuna ako ne pomenemo onu fazu u evoluciji zvijezda, koja se označava kao "bijeli patuljak". Takvi objekti su dobili ime zbog činjenice da su prvi otkriveni od njih pripadali spektralnoj klasi A. Bio je to Sirijus B i 40 Eridani B. Danas se bijeli patuljci nazivaju jednom od opcija za završnu fazu života zvijezde.
Zaustavimo se detaljnije na životnom ciklusu svjetiljki.
Star evolution
Zvijezde se ne rađaju u jednoj noći: svaka od njih prolazi kroz nekoliko faza. Prvo, oblak gasa i prašine počinje da se skuplja pod uticajem sopstvenih gravitacionih sila. Polako poprima oblik lopte, dok se energija gravitacije pretvara u toplinu - temperatura objekta raste. U trenutku kada dostigne vrijednost od 20 miliona Kelvina, počinje reakcija nuklearne fuzije. Ova faza se smatra početkom života punopravne zvijezde.
Većinu vremena luminari provode na glavnoj sekvenci. U njihovim utrobama se neprestano odvijaju reakcijeciklus vodonika. Temperatura zvijezda može varirati. Kada sav vodonik u jezgri završi, počinje nova faza evolucije. Sada je helijum gorivo. U isto vrijeme, zvijezda počinje da se širi. Povećava se njegov sjaj, dok se temperatura površine, naprotiv, smanjuje. Zvezda napušta glavnu sekvencu i postaje crveni div.
Masa helijumskog jezgra postepeno se povećava i ono počinje da se smanjuje pod sopstvenom težinom. Faza crvenog diva završava se mnogo brže od prethodne. Put kojim će ići dalja evolucija zavisi od početne mase objekta. Zvijezde male mase u fazi crvenog džina počinju da bujaju. Kao rezultat ovog procesa, objekt odbacuje svoje ljuske. Formiraju se planetarna maglina i golo jezgro zvijezde. U takvom jezgru sve reakcije fuzije su završene. Zove se helijum bijeli patuljak. Masivniji crveni divovi (do određene granice) evoluiraju u ugljične bijele patuljke. Imaju teže elemente od helijuma u svojim jezgrima.
Karakteristike
Beli patuljci su tela, mase, po pravilu, veoma blizu Sunca. Istovremeno, njihova veličina odgovara zemlji. Kolosalna gustina ovih kosmičkih tela i procesi koji se odvijaju u njihovim dubinama su neobjašnjivi sa stanovišta klasične fizike. Tajne zvijezda otkrila je kvantna mehanika.
Supstanca bijelih patuljaka je elektron-nuklearna plazma. Gotovo ga je nemoguće dizajnirati čak ni u laboratoriju. Stoga mnoge karakteristike ovakvih objekata ostaju neshvatljive.
Čak i ako proučavate zvijezde cijelu noć, nećete moći otkriti barem jednog bijelog patuljka bez posebne opreme. Njihova svjetlost je mnogo manja od sunčeve. Prema naučnicima, bijeli patuljci čine otprilike 3 do 10% svih objekata u Galaksiji. Međutim, do danas su pronađeni samo oni koji se nalaze ne dalje od 200-300 parseka od Zemlje.
Beli patuljci nastavljaju da se razvijaju. Neposredno nakon formiranja, imaju visoku površinsku temperaturu, ali se brzo hlade. Nekoliko desetina milijardi godina nakon formiranja, prema teoriji, bijeli patuljak se pretvara u crnog patuljka - tijelo koje ne emituje vidljivu svjetlost.
Bijela, crvena ili plava zvijezda za posmatrača se prvenstveno razlikuju po boji. Astronom gleda dublje. Boja za njega odmah govori mnogo o temperaturi, veličini i masi objekta. Plava ili svijetloplava zvijezda je ogromna vruća lopta, daleko ispred Sunca u svim aspektima. Bijela svjetiljka, čiji su primjeri opisani u članku, nešto su manja. Brojevi zvijezda u raznim katalozima također govore profesionalcima mnogo, ali ne sve. Velika količina informacija o životu udaljenih svemirskih objekata ili još nije objašnjena, ili još nije ni otkrivena.
