АСТРОНОМІЯ - ДИТЯЧА ЕНЦИКЛОПЕДІЯ - ФОЛІО 2005

IV

ЗІРКИ

Зоряне розмаїття

Мабуть, якщо ви придивитесь вночі до зоряного неба, то не зможете знайти двох однакових зірок. Дійсно, їх розмаїття вражає не менше, ніж сам факт існування!

Проте для того, щоб познайомитися ближче з кожною з них, треба, як завжди, мати якусь систему, якийсь спосіб класифікації. За допомогою відомої серед астрономів діаграми зірки дуже зручно класифіковано.

Історія розпочалася кілька десятиліть тому, коли датському астроному Ейнару Герцшпрунгу та американцю Генрі Норрісу Расселу незалежно один від одного прийшла ідея побудувати діаграму залежності спектрального класу (фактично кольору та температури) зірки від її світності. Обидва отримали так звану діаграму спектр—світність, що за іменами винахідників називається діаграмою Герцшпрунга-Рассела.

Згодом Герцшпрунг та Рассел виявили у зірок кілька несподіваних особливостей, які чітко описувала їхня діаграма. Узагалі діаграма Герцшпрунга-Рассела та її різновиди містять у собі дуже багато цікавої інформації, що може проілюструвати життєвий шлях фактично будь-якої зірки. Її вивчення стало однією з актуальних центральних проблем зоряної астрономії. Проте найголовніше для нас з вами — познайомитися з класичною діаграмою, яка розповість нам про ті типи зірок, які існують у безкраїх просторах Всесвіту.

По-перше, розглянемо координати, у яких збудовано діаграму. Вісь ординат відображає світність зірок, виражену в одиницях світності Сонця. Вісь абсцис — спектральний клас об’єкта, а отже, його колір та температуру. Всього існує 7 спектральних класів, що мають позначення О, В, A, F, G, К та М. Для того, щоб запам’ятати цю послідовність, винахідливі астрономи створили фразу- мнемоніку на зразок тієї, що ми використовуємо для запам’ятовування кольорів райдуги. Ця фраза має такий вигляд: «Oh, Be A FineGirl/Guy, Kiss Me». З англійської це перекладається як «Будь доброю (добрим) дівчиною (хлопцем), поцілуй мене». Кожен із класів ділиться на підкласи, що нумеруються цифрами. Наприклад, Сонце має спектральний клас G2. Це означає, що наша денна зірка дещо гарячіша за зірку класу G3, проте холодніша за зірку класу G1.

Характеристику кожного спектрального класу коротко можна подати у вигляді такої таблиці:

Спектральний

клас

Температура на поверхні

Колір

Приклади

О

> 30000 К

блакитний

зірки поясу Оріона

В

30000 к - 10000 К

біло-

блакитний

Рігель

А

10000 К - 7500 К

біло-

блакитний

Сіріус

F

7500 К - 6000 К

білий

Полярна

G

6000 К - 5000 К

жовтий

Сонце, Альфа

Центавра А

К

5000 К - 3500 К

жовто- червоний

Арктур

М

< 3500 К

червоний

Бетельгейзе,

Проксима

Центавра

З таблиці бачимо, що чим гарячіша зірка, тим більше вона наближається до блакитного кольору. Так ми познайомилися ще з одним поняттям — так званою кольоровою температурою. Дійсно, якщо гартувати залізну дротину, то з підвищенням температури вона спочатку стане червоною, потім жовтогарячою, жовтою, білою. Якщо розігріти її дуже сильно, можна сподіватися побачити б ідо-блакитний відтінок.

Поняття кольорової температури легко проілюструвати наочним прикладом.

Чим сильніше нагріта залізна дротина, тим білішою вона стає

Тож розглянемо докладніше діаграму Герцшпрунга-Рассела. З лівого верхнього кута у правий нижній іде так звана головна послідовність — комплекс зірок, що живуть за рахунок спалення Гідрогену та знаходяться в стані гравітаційної рівноваги. Час перебування на головній послідовності безпосередньо залежить від маси зірки. Зокрема, зірка з масою, рівною масі Сонця, має час життя на головній послідовності близько 10 мільярдів років. Тоді як зірка, маса якої перевищує сонячну у 20 разів, буде стабільною лише 10 мільйонів років.

Так, усі зірки головної послідовності мають певну рису: вони спалюють Гідроген. Проте всі вони дуже різняться за розмірами, віком та світністю. Треба сказати, що світність і маса зростають непропорційно. Наприклад, зірка з головної послідовності, що в 10 разів перевищує Сонце за масою, перевищить його світність у 10 000 разів! Звичайно, при такій ситуації навряд чи можна сподіватися знайти життя (а іноді навіть планети!) навколо масивних зірок головної послідовності. Порівняйте час їхнього життя в стабільному стані з тим часом, що було витрачено природою на створення життя на Землі!

Окрім головної послідовності, що відображає стабільні зірки на головному етапі їхнього життя, діаграма Герцшпрунга-Рассела містить три специфічні групи. У правому верхньому куті знаходяться гіганти та надгіганти, а в лівому нижньому — білі карлики.

Гіганти та надгіганти — це зірки, життя яких добігає свого кінця. Вони вже не мають великих запасів ядерного палива, і тому процеси у їхніх надрах не можуть давати енергію для випромінювання. Дивно, але зірки зростають у розмірах та блиску саме тоді, коли їм так бракує палива! У цей період вони й досягають розмірів гігантів або надгігантів. Найбільші з цих зоряних монстрів досягають у розмірах 1 000 радіусів Сонця! Якщо б наша зірка стала настільки великою, вона б поглинула всі планети з Юпітером включно.

Білі карлики — це залишки від зірок з масами, що не набагато перевищують масу Сонця. Зазвичай це — тіла розміром приблизно з нашу рідну планету. Маса ж білого карлика при цьому може бути навіть трохи більшою за сонячну, але не може перевищувати так званої межі Чандрасекхара — теоретично доведеної граничної маси, при перевищенні якої білий карлик стає нестабільним: він може вибухнути та утворити нейтронну зірку або чорну діру. Ця маса відповідає приблизно 1,4 маси Сонця. Білі карлики досить гарячі, бо вони являють собою залишки ядер зірок. Проте вони мають незначну світність, бо їм бракує енергії і вони випромінюють лише залишки світла та тепла, що утворилися за часів існування зірки.

Діаграма Герцшпрунга-Рассела («спектр-світність»)



Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити