«В крушеньях звезд
Рождалась жизнь и крепла»
(М. Волошин).
VI. ЗВЕЗДЫ
VI.1. Открылась бездна…
Визитная карточка
З. – гигантские плазменные шары, образовавшиеся из газопылевой среды вследствие гравитационной конденсации. Они – самые распространенные тела во Вселенной и, в отличие от планет, сияют собственным, а не отраженным светом.
Сферы света
Звезды составляют 90 процентов всего наблюдаемого вещества.
Во Вселенной их количество на сегодня определяют в 1 триллион.
Масса З. – в среднем от 0,04 до 60 масс Солнца.
Светимость – от 0,5 до сотен тысяч светимостей Солнца.
В зависимости от массы, свое существование З. заканчивают белыми карликами, нейтронными звездами или черными дырами.
Самый полный звездный каталог
Самый полный звездный каталог, составленный за всю историю астрономии, дает представление почти о 18819219 астрономических объектов. Он опубликован в 1990 году в США.
Для сравнения: первый, дошедший до нас звездный каталог, включенный Птолемеем в «Альмагест» во II веке нашего летоисчисления, давал данные о положении всего 1022 звезд.
Все созвездия*
С. – искусственно выделенные на небе участки для ориентирования. Их границы проходят, как правило, вдоль параллелей и кругов склонения. Всего С. – 88.
СОЗВЕЗДИЯ СЕВЕРНОГО ПОЛУШАРИЯ
1. Андромеда 17. Малая Медведица
2. Близнецы 18. Малый Конь
3. Большая Медведица 19. Малый Лев
4. Возничий 20. Малый Пес
5. Волопас 21. Овен
6. Волосы Вероники 22. Пегас
7. Геркулес 23. Персей
8. Гончие Псы 24. Рак
9. Дельфин 25. Рысь
10. Дракон 26. Северная Корона
11. Жираф 27. Стрела
12. Кассиопея 28. Телец
13. Лебедь 29. Треугольник
14. Лев 30. Цефей
15. Лира 31. Ящерица
16. Лисичка
СОЗВЕЗДИЯ ЮЖНОГО ПОЛУШАРИЯ
1. Большой Пес 24. Парус
2. Весы 25. Печь
3. Волк 26. Райская Птица
4. Ворон 27. Резец
5. Голубь 28. Сетка
6. Жертвенник 29. Скорпион
7. Живописец 30. Скульптор
8. Журавль 31. Столовая Гора
9. Заяц 32. Стрелец
10. Золотая Рыба 33. Телескоп
11. Индиец 34. Тукан
12. Киль 35. Феникс
13. Козерог 36. Хамелеон
14. Компас 37. Центавр
15. Корма 38. Циркуль
16. Крест 39. Часы
17. Летающая Рыба 40. Чаша
18. Микроскоп 41. Эридан
19. Муха 42. Южная Гидра
20. Насос 43. Южная Корона
21. Наугольник 44. Южная Рыба
22. Октант 45. Южный Треугольник
23. Павлин
ЭКВАТОРИАЛЬНЫЕ СОЗВЕЗДИЯ
1. Водолей 7. Кит
2. Гидра 8. Орел
3. Дева 9.Орион
4. Единорог 10. Рыбы
5. Змееносец 11. Секстант
6. Змея 12. Щит
*Список из 88 созвездий утвержден в Риме на I Генеральной ассамблее Международного астрономического союза (1922).
Общая классификация звезд
Звезды различают по:
1. Химическому составу (спектру)
2. Массе
3. Размеру
4. Светимости
5. Плотности вещества.
Классификация по спектральному классу*
А
Белые
В
Голубые
F
Светло-желтые
G
Желтые
К
Оранжевые
М
Красные
* Звезды принято обозначать буквами О – В – А – F – G – К – М, а подклассы – цифрами от 0 до 9.
Взаимосвязь спектра и химического состава
Спектр
Цвет
Вещество наибольшей интенсивности
Т (0С)
В5
Голубой
Ионизированный гелий
30000
В0
Белый
Гелий
20000
А0
Белый
Водород
10000
F0
Светло-желтый
Ионизированные металлы
8000
G0
Желтый
Нейтральные металлы
6000
К0
Оранжевый
Слабые полосы окисла титана
4500
М0
Красный
Сильные полосы окисла титана
3000
Классификация по массе
Чаще всего расчеты выполняются в массах Солнца, которая составляет 2 х 1030 кг.
Зависимость абсолютной величины звезды от массы*
Звезда
Масса (масс Солнца)
Абсолютная звездная величина (М)
Капелла
4,2
-0,2
Спутник Капеллы
3,3
+ 0,1
Сириус
2,5
+ 1,3
Альфа Центавра
1,1
+ 4,7
Спутник Эты Б. Медведицы
0,7
+ 5,7
Спутник Эты Волопаса
0,5
7,8
Спутник Беты
0,3
9,2
Спутник Сигмы Эридана
0,2
12,9
Спутник Эты Скорпиона
0,18
13,4
*Самой массивной из известных на сегодня считается звезда Пласкетта – 90 масс Солнца (теоретически ученые допускают и наличие звезд с массой в 150 Солнечных).
Классификация по светимости*
Класс
Характеристика
Iа и I
Сверхгиганты
II
Яркие гиганты
III
Нормальные гиганты
IV
Субгиганты
V
Карлики
VI
Яркие карлики
VII
Белые карлики
* Светимость З. определяют в светимостях Солнца, которая равняется 3,8 х 1028 Вт.
Звезды самой высокой светимости в ближайших галактиках
Звезда
Галактика
Спектральный класс
Абсолютная звездная величина
Эта Киля
Киля
Пекулярный
-12,0
N12 VI Лебедя
Млечный Путь
В5
-9,8
Ипсилон Скорпиона
Млечный Путь
В1
-9,4
Бета Ориона
Млечный Путь
В8
-8,8
НDE 26970
Б. Магелланово Облако
В2
-9,8
НDЕ 269781
Б. Магелланово Облако
В9
-9,5
НD 33579
Б. Магелланово Облако
А2
-10,1
НD 7583
М. Магелланово Облако
А0
-8,8
НD 6884
М. Магелланово Облако
В9
-8,5
Светимость звезд и Солнца
Звезда
Созвездие,
звездное скопление
Расстояние
(св. лет)
Светимость (С.)
Солнце
-
-
1
Альфа Центавра
Центавр
4,3
1,6
Процион
Малый Пес
11,5
7,7
Альтаир
Орел
16,5
11,1
Сириус
Большой Пес
8,6
23,5
Вега
Лира
26,3
55
Арктур
Волопас
36,0
105
Капелла
Возничий
46,0
150
Альдебаран
Телец
70,0
165
Ахернар
Эридан
127,0
660
Бета Центавра
Центавр
400,0
870
Беллатрикс
Орион
300,0
1800
Акрукс
Южный Крест
260,0
2200
Бетельгейзе
Орион
650,0
2200
Полярная
Большая Медведица
780,0
6000
Антарес
Скорпион
425,0
6600
Канопус
Киль
181,0
6600
Адара
Большой Пес
650,0
8700
Ригель
Орион
820,0
55000
Денеб
Лебедь
1600,0
72500
LBV 1806-20
Стрелец
45000
5000000
Звезда в Пистолете
Пистолет
25000,0
10000000
Классификация по размерам
Тип звезды
Диаметр (км)
Типичный представитель
Красные сверхгиганты*
500000000
Бетельгейзе
Красные гиганты**
1392000000
Антарес
Желтые гиганты
15000000-20000000
Капелла А
Нормальные
5000000-8000000
Процион
Обычные карлики
1200000-1600000
Солнце, Тау Кита
Белые карлики
40000-50000
Сириус В
Пигмеи
14000
LP 768-500 Кита
Нейтронные
10-20
NP 0532 Тельца
*Рекордсменами по размерам на начало 2005 г. признаны красные сверхгиганты KW (созвездие Стрельца), V354 (созвездие Цефея) и KV (созвездие Лебедя), диаметр которых достигает невероятной цифры – 2100000000 км, что всемеро больше орбиты Земли.
** Трансформируясь дальше, обычно превращаются в белого карлика – стабильную по космическим меркам звезду, у которой на планетах, доставшихся в «наследство», имеет шанс возродиться существовавшая раньше жизнь.
Классификация по плотности
Плотность звезды тем ниже, чем она больше. Так, большинство сверхгигантов и гигантов более разрежены, чем земная атмосфера. Да и плотность Солнца – 1,4 г/см3 – даже в полтора раза не превышает плотности воды.
Что касается белых карликов, то их П. достигает 50000000 г/см3.
Еще выше она у нейтронных звезд – 1014 г/см3. Дабы земной шар имел такую, его надо было бы сжать до диаметра 0,5 км.
Черные же дыры вообще имеют плотность, граничащую с фантастической, – 5 х 1093 г/м3. Эта т. н. плотность Планка.
10 звезд с наибольшим собственным движением
Звезда
Расстояние (пс)
Собственное движение (дуговых секунд)
Барнарда
1,8
10,27
Каптейна
4,0
8,79
Лакайль 9352
3,7
6,87
ВД 370 15492
4,8
6,09
61 Лебедя
3,4
5,22
Вольф 389
2,5
4,84
Лаланд 21185
2,5
4,78
Ипсилон Индейца
3,4
4,67
0 Индейца
4,9
4,08
Альфа Центавра
1,3
3,85
20 ближайших к Земле звезд
Звезда
Спектральный класс
Расстояние (пс)
Абсолютная звездная величина
Солнце
G2
1/206265
+ 4,9
Проксима Центавра
М
1,31
+ 15,7
Альфа Центавра А
G4
1,32
+ 4,7
Альфа Центавра В
К1
1,32
+ 6,1
Барнарда
М2
1,84
+ 13,1
Лаланд 21185
М2
2,46
+ 13,7
Вольф 359
G8
2,48
+ 16,5
+360 2147
М2
2,58
+ 10,4
Сириус
А1
2,66
+ 1,4
Спутник Сириуса
А5
2,66
+ 11,4
Росс 154
G5
2,86
+ 13,2
Росс 248
G6
2,99
+ 14,7
Лейтен 7896
G6
3,05
+ 14,9
Ипсилон Эридана
К2
3,30
+ 6,2
Процион
G2
3,37
+ 2,8
Спутник Проциона
G4
3,37
+ 13,1
61 Лебедя
К3
3,38
+ 7,7
Спутник 61 Лебедя
К5
3,38
+ 8,4
Тау Кита
G5
3,40
+ 6,0
Ипсилон Индейца
К5
3,47
+ 7,0
VI.2. Многоликий мир высокотемпературной плазмы
Визитная карточка
Авторы термина «плазма» – американские физики И. Ленгмюр и Л. Тонкс. Так они почти век назад назвали газ, значительная часть атомов которого ионизирована. То бишь, П. – нормальная форма существования вещества при температурах порядка 10000 градусов и выше.
А еще она – четвёртое состояние вещества. И какое: 99% (по массе) Вселенной – плазма!
Не исключено также, что именно П. – тот первоэлемент, который так упорно искали алхимики далекого прошлого.
Темная материя душила первые звезды
Первые звезды и галактики начали формироваться приблизительно через 0,4 млрд. лет после Большого взрыва. Увы, их эволюция была изрядно заторможена. Частицы, которые теперь считаются одним из наиболее вероятных кандидатов на темное вещество – нейтралино, препятствовали их уплотнению.
Иными словами, звезды столь глубоко «увязли» в темной материи, что были не способны зажечься и оставались темными и холодными в течение довольно продолжительного промежутка времени (не исключено, они существуют до сих пор).
Квазары
К. – компактные источники радиоизлучения, наблюдаемые в оптическом диапазоне в виде едва заметных голубых звездочек, внегалактические системы переменного блеска.
Несмотря на скромные собственные размеры, К. излучают в сотни раз мощнее, чем даже сверхгигантские галактики (S5 0014+81 сияет, как 10000 Млечных Путей с его 150 млрд. звезд!).
Энергия, которую выделяют К., в 107-108 раз превосходит энергию вспышки Сверхновой.
Тяжело объяснить и скорости, с которыми отдаляются К., – они, как правило, лишь чуточку не «дотягивают» до скорости света (например, для GSO она характеризуется цифрой в 270000 км/с).
В соответствии с одной из гипотез, К. – это голые галактические ядра. Согласно другой, колоссальное свечение вызвано падением вещества в черную дыру. Согласно третьей, это компактные диски материи, окружающие сверхмассивные черные дыры в центре молодых галактик.
Однако окончательного ответа на происхождение столь загадочных объектов нет.
Новейшая модель формирования квазаров
В рамках нового исследования астрофизики искали ответ на вопрос, почему ядра одних галактик активны, а ядра других (например, Млечного Пути) – относительно спокойны (2008).
И родилась новейшая модель формирования квазаров.
Происходит столкновение галактик, черные дыры которых сливаются в одну и оказываются в центре пылевого (последствия космического ДТП) кокона. Примерно через 100 млн. лет свечение вокруг дыры, активно поглощающей материю, становится настолько сильным, что оно начинает пробиваться сквозь кокон. В результате появляется привычный для сторонних наблюдателей квазар.
Еще через 100 миллионов лет процесс ослабевает, и черная дыра начинает вести себя спокойно.
Самый удаленный квазар
Астрономы обнаружили самый удаленный из известных на настоящий момент квазаров: ULAS J112001.48+064124.3 располагается на расстоянии около 13 млрд. св. лет от Земли. Таким образом, электромагнитное излучение, которое зарегистрировали ученые, начало свой путь, когда Вселенной исполнилось всего 770 миллионов лет.
Его масса составляет около двух миллиардов солнечных, а светимость - 63 триллиона солнечных. Новый квазар стал первым, обнаруженным при помощи наблюдений в инфракрасном диапазоне - до него подобные объекты искали при помощи оптических телескопов.
Ученые надеются, что этот квазар поможет ответить на вопросы, касающиеся загадочного периода в развитии Вселенной, называемого Эпохой Реионизации, сменившей эпоху Темных Веков.
Микроквазары
М. – чрезвычайно яркие и в то же время компактные по космическим меркам объекты, активно излучающие в радиодиапазоне: их еще называют двойными рентгеновскими звездами. Как правило, это - массивная звезда и компактный объект — небольшая черная дыра или нейтронная звезда. Согласно предположению, М. могут образовывать также парные черные дыры или парные нейтронные звезды.
Первый объект, беспрерывно «бомбардирующий» пространство радиоволнами и другими видами излучения, обнаружили в галактике M82 примерно на расстоянии 10 млн. световых лет
ученые Манчестерского университета (2009).
На сегодня их насчитывается больше десятка.
Кратные звезды
Д.з. – пары, объединенные в одну систему силами тяготения, которые вращаются по своих орбитах вокруг общего центра массы (бывают тройные, четверные и т.д. – их называют кратными).
Двойные и кратные составляют около 70 процентов всех звезд.
Существуют затменно-двойные, спектрально-двойные и т.д.
Наименьший из известных период обращения – 17 минут.
Наибольший – 2000 лет.
Раздельные звезды
Необычные звезды, у которых одна половина ярче …другой.
Их особенность еще и в том, что они обращаются быстрее обычных.
Расчеты свидетельствуют, что Р.з. могут делиться, превращаясь в двойные системы.
Нестационарные звезды *
Для них характерны нарушения равновесия внешних пластов, что приводит к выбросам вещества и возникновению вокруг них оболочек.
Сильно своего блеска не изменяют.
* По мнению ученых, в своем развитии фазу нестационарности проходят все звезды.
Сверхновые звезды
Это, в сущности, снятие «атмосферы» при образовании нейтронной звезды, если масса ее была 1,2-3 солнечных.
Самая первая из зарегистрированных Сн.з. - RCW 86, которую наблюдали китайские астрономы в глубокой древности (185).
Сила излучение – 1040 эрг/с.
Всего их насчитывают 158.
Известно с десяток подклассов этого явления.
Нд. з. взрываются намного реже, чем новые (в среднем – раз в 300-400 лет). Наблюдать в телескоп сам процесс ученым не приходилось, по крайней мере в Млечном Пути.
Крабовидная туманность – результат вспышки Сн. з. в 1054 г.
В особенности впечатляющим была вспышка Сн. з. в галактике NGC 1058 (1961). Она сияла как 3 миллиарды Солнц!
Что «зажигает» Сверхновые?
На начало 2012 г. существует два сценария появления сверхновых типа Ia.
Согласно первому, классическому, происходит следующее. Белый карлик в двойной системе перетягивает на себя материю у звезды-компаньона. И «пресытившись» (достигнув критической массы), взрывается.
Согласно второй схеме, взрыв происходит в результате столкновения двух белых карликов.
А, скорее всего, имеют место быть оба сценария. Причем для возникновения сверхновых типа Ia больше характерен классический.
Сверхновые - повивальные бабки жизни
Вселенная в начале рождения представляла собой протяженное распределение вещества, в котором, кроме водорода, гелия и толики лития, ничего не было. Богатым сей химический состав никак не назовешь. Из такого «набора продуктов» мало что бы возникло. Если бы возникло вообще.
