Звёзды карлики, гиганты и сверхгиганты
За исключением Луны и всех планет любой кажущийся неподвижным на небе объект является звездой — термоядерным источником энергии, и типы звёзд варьируют от карликов до сверхгигантов.
Наше Солнце — звезда, но оно кажется таким ярким и большим из-за близости к нам. Большинство звёзд выглядят светящимися точками даже в мощные телескопы и, тем не менее, нам о них кое-что известно. Так, мы знаем, что они бывают разных размеров и, по крайней мере, половина из них состоит из двух и более звёзд, связанных силой гравитации.
Что такое звезда?
Звёзды — это огромные газовые шары из водорода и гелия со следами других химических элементов. Гравитация притягивает вещество внутрь, а давление раскалённого газа выталкивает его наружу, устанавливая равновесие. Источник энергии звезды находится в её ядре, где ежесекундно миллионы тонн водорода сливаются, образуя гелий. И хотя в недрах Солнца этот процесс идёт непрерывно на протяжении почти 5 млрд. лет, израсходована лишь очень малая часть всех запасов водорода.
Типы звёзд
Звезды главной последовательности. В начале XX в. голландец Эйнар Герцшпрунг и Генри Норрис Ресселл из США построили диаграмму Герцшпрунга — Ресселла (ГР), по осям которой отложена светимость звезды в зависимости от температуры на ее поверхности, что позволяет определить расстояние до звезд.
Большинство звёзд, включая Солнце, попадают в полосу, пересекающую диаграмму ГР по диагонали и именуемую главной последовательностью. Эти звезды часто называются карликами, хотя некоторые из них в 20 раз превосходят по размеру Солнце и светят в 20 тыс. раз ярче.
Красные карлики
В холодном, тусклом конце главной последовательности находятся красные карлики — наиболее распространённый вид звёзд. Будучи размером меньше, чем Солнце, они экономно тратят свои запасы топлива, чтобы продлить время собственного существования на десятки миллиардов лет. Если можно было бы видеть все красные карлики, небо было бы буквально усеяно ими. Однако красные карлики светят так слабо, что мы в состоянии наблюдать лишь ближайшие к нам, такие, как Проксима Центавра.
Белые карлики
Ещё меньшими по размеру, чем красные карлики, являются белые карлики. Обычно их диаметр примерно равен земному, но масса может равняться массе Солнца. Объем вещества белого карлика, равный объёму этой книги, имел бы массу около 10 тыс. тонн! Их положение на диаграмме ГР показывает, что они сильно отличаются от красных карликов. Их ядерный источник истощился.
Красные гиганты
После звёзд главной последовательности наиболее распространёнными являются красные гиганты. Они имеют примерно такую же температуру поверхности, как и красные карлики, но они намного ярче и больше, поэтому расположены над главной последовательностью на диаграмме ГР. Масса этих гигантов обычно примерно равна солнечной, однако, если бы один из них занял место нашего светила, внутренние планеты Солнечной системы оказались бы в его атмосфере.
Сверхгиганты
В верхней части диаграммы ГР располагаются редкие сверхгиганты. Бетельгейзе в плече Ориона имеет в поперечнике почти 1 млрд. км. Другой яркий объект Ориона — Ригель, одна из самых ярких звёзд, которая видна невооружённым глазом. Он почти в десять раз меньше Бетельгейзе и при этом почти в 100 раз превосходит размеры Солнца. 
Источник
Солнце это звезда гигант или сверхгиганты
Звёзды гиганты
Звезды гиганты говорят сами за себя и, соответственно, имеют существенно больший радиус и высокую светимость в отличие от тех звезд главной последовательности, которые имеют такую же температуру поверхности. Радиус звезд гигантов, как правило, находится в диапазоне от 10 до 100 солнечных радиусов, и обладают светимостью от 10 до 1000 светимостей Солнца. Температура звезд гигантов является относительно низкой в силу массы звезды, поскольку распределяется на всю звездную поверхность, и достигает порядка 5000 градусов.
Однако, также существуют и такие звезды, которые имеют в разы большую светимость, чем у звезд гигантов. Такие звезды принято называть сверхгиганты и гипергиганты.
В связи с тем, что данные звезды имеют очень огромные массы, продолжительность их жизни крайне мала и составляет от 30 до нескольких сотен миллионов лет. Сверхгиганты можно наблюдать, как правило, в областях активного звездообразования – рассеянных звездных скоплениях, рукавах спиральных галактик, а также в неправильных галактиках.
Среди звезд гигантов бывают красные гиганты.
Красный гигант
Красный гигант – звезда поздних спектральных классов, имеющая высокую светимость и протяженные оболочки. Наиболее известные красные гиганты – Арктур, Альдебаран, Гакрукс, Мира.
Они имеют относительно невысокую температуру излучающей поверхности, которая составляет порядка 3000 – 5000 градусов Кельвина. Радиус красных гигантов находится в пределах от 100 до 800 солнечных радиусов.Красные гиганты — звезды, что на поздних стадиях эволюции увеличиваются в 10—100 раз, становятся менее горячими на поверхности и медленно сбрасывают в окружающее пространство свои газовые оболочки.
Белый гигант
Кроме красных гигантов, также существуют и белые гиганты. Белый гигант – звезда главной последовательности, которая достаточно горячая и яркая. Иногда звезда белый гигант может комбинироваться с красным карликом. Такая комбинация звезд называется двойной или кратной и, как правило, состоит из звезд различных типов.
Сверхгиганты
Сверхгиганты — одни из самых массивных звезд. Массы сверхгигантов варьируют от 10 до 70 масс Солнца, светимости — от 30 000 вплоть до сотен тысяч солнечных. Радиусы могут сильно отличаться — от 30 до 500, а иногда и превышают 1000 солнечных, тогда их ещё можно называть гипергигантами.
Выделяют красные и голубые сверхгиганты. Относительно холодные поверхности красных сверхгигантов выделяют намного меньше энергии с единицы площади, чем горячие голубые сверхгиганты. Поэтому при одинаковой светимости красный сверхгигант всегда будет иметь больший размер, чем голубой.Крупные звезды покидают главную последовательность, когда в их ядре начинается горение углерода и кислорода, – они становятся красными сверхгигантами.Именно красные сверхгиганты обычно заканчивают жизненный путь светила и взрываются сверхновой. Газовая оболочка звезды дает начало новой туманности, а вырожденное ядро превращается в белого карлика. Антарес и Бетельгейзе – крупнейшие объекты из числа умирающих красных светил.
Бетельгейзе
В отличие от красных, доживающих долгую жизнь гигантов, голубые гиганты – это молодые и раскаленные звезды, превосходящие своей массой солнечную в 10-50 раз, а радиусом – в 20-25 раз. Их температура впечатляет – она составляет 20-50 тыс. градусов. Поверхность голубых сверхгигантов стремительно уменьшается из-за сжатия, при этом излучение внутренней энергии непрерывно растет и повышает температуру светила. Ярчайшая звезда созвездия Ориона – Ригель – отличный пример голубого сверхгиганта. Ее внушительная масса в 20 раз превышает Солнце, светимость выше в 130 тысяч раз.
Ригель
Гипергиганты незначительно превосходят сверхгигантов по размеру, но при этом превалируют в массе в десятки раз, а их яркость достигает от 500 тыс. до 5 млн. светимостей Солнца. Эти звезды имеют самую короткую жизнь, иногда она исчисляется сотнями тысяч лет. Таких ярких и мощных объектов в нашей Галактике найдено около 10.
Гипергигант на окраине скопления Вестерлунд 1-26 (W 26)
Источник
Что такое Солнце: красный гигант или желтый карлик?
Возможно, вы уже задавались вопросами о природе самой яркой звезды в солнечной системе? В будущем Солнце – это красный гигант, и желтый карлик в настоящее время, то есть звезда класса GV, на которой происходит реакция термоядерного синтеза или выгорание водорода в ядре, благодаря чему образуется большое количество тепловой энергии. По оценкам ученых, топлива в ядре хватит на многие века. В среднем, срок существования желтых карликов составляет 10 миллиардов лет.
Когда запас водорода в ядре иссякнет, Солнце превратится в красный гигант, и желтый карлик окончательно эволюционирует в другое астрономическое тело. Согласно предварительным прогнозам, масса звезды, освещающей Солнечную систему, увеличится в 256 раз. Из-за разряженной поверхности и значительного снижения температуры яркость Солнца значительно уменьшится, равно как и светимость. В результате изменения размеров образовавшегося красного гиганта некоторые планеты будут поглощены, например, Меркурий. Относительно Земли ученые расходятся во мнениях – многие астрономы придерживаются теории, согласно которой наша планета будет вытолкнута на другую орбиту, однако это все равно убьет всю жизнь на поверхности. Дальнейшее существование Земли возможно исключительно в качестве астрономического тела.
Итак, Солнце является желтым карликом или красным гигантом в будущем, когда произойдет выгорание водорода в его ядре. Но это случится очень нескоро, а пока вы можете понаблюдать за различными явлениями, происходящими на поверхности главной звезды Солнечной системы! В интернет-магазине «Четыре глаза» представлена вся необходимая оптика, которая позволяет почувствовать себя настоящим астрономом, изучающим тайны самых дальних уголков Вселенной!
В какой телескоп можно наблюдать Солнце? В любой, но он должен обязательно иметь защиту от излучения – специальный солнечный фильтр. Фильтры иногда включают в комплект поставки, также их можно приобрести отдельно в этом разделе. Существуют и специальные солнечные телескопы, такие производит, например, компания CORONADO, – они позволяют наблюдать не только солнечные пятна, но и протуберанцы.
Источник изображения: NASA
4glaza.ru
Июль 2020
Статья обновлена в апреле 2021 года.
Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.
Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.
Другие обзоры и статьи о телескопах и астрономии:
Обзоры оптической техники и аксессуаров:
Статьи о телескопах. Как выбрать, настроить и провести первые наблюдения:
Все об основах астрономии и «космических» объектах:
Источник
Звезды гиганты и сверхгиганты, их открытие и эволюция
Одним из интереснейших видов небесных тел, по праву, являются звезды гиганты и сверхгиганты. Поэтому давайте вместе разберёмся, что они собой представляют.
На самом деле, звезда гигант — это светило, которое имеет большой радиус и сильную светимость. Кстати, суммарная энергия излучения подобных объектов может быть 10-1000 солнечной. Также они имеют размер 10-100 радиусов Солнца.
Размер красного гиганта относительно Солнца
В действительности, некоторые названия светил ввёл астроном Эйнар Герцшпрунг при изучении их светимости. Между прочим, итогом его деятельности, наряду с Генри Расселом, стала диаграмма Герцшпрунга-Рассела. Которая, безусловно, имеет важное значение в теории звёздной эволюции.
К примеру, происхождение имени «звезды-гиганты» связано именно с этим астрономом. Ведь именно он, таким образом, отдельно выделил подобный гигантский тип светил в 1906 году.
Герцшпрунг и Рассел
Прежде всего, звезды гиганты имеют светимость выше главной последовательности, а сверхгигант по этому показателю преобладает над ними.
Потому как максимальное излучение находится на красной и инфракрасной спектральной области, их называют красными.
Как появляются звезды гиганты и сверхгиганты
Как известно, находясь на главной последовательности светило производит энергию благодаря реакциям, происходящим внутри ядра. То есть оно расходует водород. За счёт чего синтезируется гелий. Но он не участвует в термоядерных процессах.
А вот после того, как водородный запас иссякает, ядро сжимается и в ход идёт гелий. При его сгорании внешние слои, наоборот, расширяются. Следовательно, увеличивается температура и площадь излучаемой поверхности. В результате светимость повышается. Однако высвобождение энергии становится меньше, и поверхность уменьшается. Как следствие, она охлаждается. Правда, дальнейшую судьбу решает масса звёздного тела.
UY Щита (Красный гипергигант)
Эволюция светил малой массы
Например, если массивность меньше 0,35 массы нашего Солнца, то эволюционировать в гигантское светило не сможет. Скорее всего, его ждёт стадия голубого, а затем белого карлика.
При условии, что звезда имеет среднюю массу, а весь водород сгорит, ядро сожмётся. После этого начнётся горение водорода возле ядра. Что позволит внешним слоям расшириться и остыть. Причем светимость несколько увеличится.
Собственно говоря, объект, прошедший стадию главной последовательности, в котором ещё не горит гелий, относится к классу звезды субгиганты.
Возможно, что у светила масса гелиевого ядра увеличится до предела Чандрассекара. В таком случае, оно резко уплотнится и уменьшится. Либо ядро выродится, либо расширятся внешние слои. При последнем сценарии также возрастёт пространство конвективной зоны, а вещество перемешается. В итоге, тело станет красным гигантом.
Звезда Пистолет (Синий гипергигант)
Светила средней массы
Разумеется, массивность играет важную роль в развитии небесных тел, в том числе и звёзд. К примеру, учёные выявили как продолжают свою жизнь объекты с различными значениями по этой характеристике.
- С массой не более 0,4 солнечной, горение гелия не начинается. Тогда по окончании водорода внешняя оболочка сбрасывается. И образуется белый гелиевый карлик.
- При массе больше 0,4 нашего Солнца в ядре вспыхивает гелий. В то же время внутреннее давление падает, светимость снижается и светило переходит на, так называемую, горизонтальную ветвь эволюции.
- Когда масса несколько меньше 8 солнечных масс, а в ядре гелиевые ресурсы прекращаются, повышается углеродно-кислородное содержание. Далее ядро сжимается и вокруг запускается горение гелия. Причем перемешивание вещества приводит к росту размера и светимости. На этой стадии звёздный объект находится на асимптотической ветви с инертным центром. После чего он, спустя примерно миллион лет становится нестабильным, и формируется в углеродно-кислородный белый карлик.
Таким образом получается, что звезда прошедшая стадию красного гиганта называется белым карликом.
Большая масса
Что важно, при значениях больше 8 солнечных масс вслед за образованием углеродно-кислородного ядра в термоядерных реакциях начинает принимать участие и углерод. Между прочим, гелиевое сгорание запускается не вспышкой, а постепенно.
По данным учёных, в светилах с массивностью от 8 до 12 Солнца в дальнейшем возможно горение других, более тяжёлых элементов. Правда, в них железо ещё не горит.
Они проходят этапы эволюции по аналогии с представителями средних значений. Однако их светимость выше, а уцелевший белый карлик имеет другой состав. Если говорить точнее, он богат на кислород, магний и неон. В некоторых случаях может произойти взрыв сверхновой, но это очень редкое явление.
Арктур (Оранжевый гигант)
А вот при массе более 12 солнечных отмечается ещё более высокая светимость. Тогда их уже относят к сверхгигантам. В них синтез протекает с участием всё более тяжёлых элементов, вплоть до железа. Из-за чего образуется железное ядро, которое в последствии коллапсирует, то есть взрывается как сверхновая. В результате формируется нейтронная звезда или чёрная дыра.
Предел Шёнберга-Чандрасекара — максимальное значение ядерной массы, при котором в нём не происходят никакие ядерные реакции. Тогда оно не сможет поддерживать внешнюю оболочку.
Звезды гиганты, их названия и примеры
По данным астрономов, к гигантскому виду относят Арктур, Антарес, Поллукс и другие. Стоит отметить, что популярная звезда Альдебаран является сверхгигантом.
Например, гигантский красный представитель класса находится в созвездии Кита — это известная Мира. Или Тубан в созвездии Дракона, относящийся к белым светилам.
Конечно же, это не всё. На самом деле, их очень много и перечислять подряд, наверное, не имеет смысла.
Звезда Мира
Итак, мы узнали что собой представляют не только гигантские звезды, но и сверхгиганты.
Безусловно, каждая яркая звезда это не просто красивая оболочка. Характеристика любой из них очень любопытная, а также раскрывает совокупность свойств, жизненный путь. Более того, исследование отдельно взятого космического объекта или их групп играет важное значение для понимания того, как устроен наш мир.
За ней интересно наблюдать и изучать её особенности. Как много еще всего во Вселенной непостижимого и прекрасного!
Источник