Om du tittar noga på natthimlen är det lätt att märka att stjärnorna som tittar på oss skiljer sig i färg. Blåaktiga, vita, röda, de lyser jämnt eller flimrar som en julgransgirlang. I ett teleskop blir färgskillnaderna mer påtagliga. Anledningen till denna mångfald ligger i fotosfärens temperatur. Och, i motsats till ett logiskt antagande, är de hetaste inte röda, utan blå, vit-blå och vita stjärnor. Men först till kvarn.
Spektralklassificering
Stjärnor är enorma heta gasbollar. Hur vi ser dem från jorden beror på många parametrar. Till exempel blinkar inte stjärnor faktiskt. Det är väldigt lätt att bli övertygad om detta: det räcker med att minnas solen. Den flimrande effekten uppstår på grund av att ljuset som kommer från kosmiska kroppar till oss övervinner det interstellära mediet, fullt av damm och gas. En annan sak är färg. Det är en konsekvens av uppvärmningen av skalen (särskilt fotosfären) till vissa temperaturer. Den sanna färgen kan skilja sig från den synliga, men skillnaden är vanligtvis liten.
Idag används Harvards spektralklassificering av stjärnor över hela världen. Det råkar hon varatemperatur och baseras på formen och den relativa intensiteten hos linjerna i spektrumet. Varje klass motsvarar stjärnorna i en viss färg. Klassificeringen utvecklades vid Harvard Observatory 1890-1924.
En rakad engelsman tuggade dadlar som morötter
Det finns sju huvudspektralklasser: O-B-A-F-G-K-M. Denna sekvens återspeglar en gradvis minskning av temperaturen (från O till M). För att komma ihåg det finns det speciella mnemoniska formler. På ryska låter en av dem så här: "En rakad engelsman tuggade dadlar som morötter." Ytterligare två läggs till i dessa klasser. Bokstäverna C och S betecknar kalla armaturer med metalloxidband i spektrumet. Låt oss ta en närmare titt på stjärnklasser:
- Klass O kännetecknas av den högsta yttemperaturen (från 30 till 60 tusen Kelvin). Stjärnor av denna typ överstiger solen i massa med 60 och i radie - med 15 gånger. Deras synliga färg är blå. När det gäller ljusstyrka ligger de före vår stjärna med mer än en miljon gånger. Den blå stjärnan HD93129A, som tillhör denna klass, kännetecknas av ett av de högsta ljusstyrkaindexen bland kända kosmiska kroppar. Enligt denna indikator ligger den 5 miljoner gånger före solen. Den blå stjärnan ligger på ett avstånd av 7,5 tusen ljusår från oss.
- Klass B har en temperatur på 10-30 tusen Kelvin, en massa som är 18 gånger större än solens. Dessa är vit-blå och vita stjärnor. Deras radie är 7 gånger större än solens.
- Klass A kännetecknas av en temperatur på 7,5-10 tusen Kelvin,radie och massa som överstiger 2,1 respektive 3,1 gånger solens liknande parametrar. Det här är vita stjärnor.
- Klass F: temperatur 6000-7500 K. Massa större än solen 1,7 gånger, radie - 1,3. Från jorden ser sådana stjärnor också vita ut, deras sanna färg är gulvit.
- Klass G: temperatur 5-6 tusen Kelvin. Solen tillhör denna klass. Den skenbara och sanna färgen på sådana stjärnor är gul.
- Klass K: temperatur 3500-5000 K. Radien och massan är mindre än solens, de är 0,9 och 0,8 av stjärnans motsvarande parametrar. Sett från jorden är färgen på dessa stjärnor gulorange.
- Klass M: temperatur 2-3,5 tusen Kelvin. Massa och radie - 0,3 och 0,4 från liknande parametrar för solen. Från ytan av vår planet ser de röd-orange ut. Beta Andromedae och Alpha Cantarelles tillhör M-klassen. Den klarröda stjärnan som många känner till är Betelgeuse (Alpha Orionis). Det är bäst att leta efter det på himlen på vintern. Den röda stjärnan är placerad ovanför och något till vänster om Orions bälte.
Varje klass är indelad i underklasser från 0 till 9, det vill säga från den varmaste till den kallaste. Antalet stjärnor indikerar tillhörighet till en viss spektr altyp och graden av uppvärmning av fotosfären i jämförelse med andra armaturer i gruppen. Solen tillhör till exempel klassen G2.
Visual whites
Därmed kan stjärnklasserna B till F se vita ut från jorden. Och endast föremål som tillhör A-typen har faktiskt denna färg. Så stjärnan Saif (stjärnbilden Orion) och Algol (beta Perseus) för en observatör som inte är beväpnad med ett teleskop kommer att verkavit. De tillhör spektralklass B. Deras sanna färg är blå-vit. Även Mythrax och Procyon framstår som vita, de ljusaste stjärnorna i de himmelska teckningarna av Perseus och Canis Minor. Men deras sanna färg är närmare gul (grad F).
Varför är stjärnor vita för en jordisk observatör? Färgen är förvrängd på grund av det stora avståndet som skiljer vår planet från liknande föremål, såväl som voluminösa moln av damm och gas, som ofta finns i rymden.
Klass A
Vita stjärnor kännetecknas av en inte så hög temperatur som representanter för klasserna O och B. Deras fotosfär värms upp till 7,5-10 tusen Kelvin. Spektralklass A-stjärnor är mycket större än solen. Deras ljusstyrka är också högre - cirka 80 gånger.
I spektra av A-stjärnor är vätelinjerna i Balmer-serien starkt uttalade. Linjerna för andra element är märkbart svagare, men de blir mer betydelsefulla när du går från underklass A0 till A9. Jättar och superjättar som tillhör spektralklassen A kännetecknas av något mindre uttalade vätelinjer än huvudsekvensstjärnor. När det gäller dessa armaturer blir tungmetalllinjer mer märkbara.
Det finns många märkliga stjärnor som tillhör spektralklassen A. Denna term hänvisar till armaturer som har märkbara egenskaper i spektrumet och fysiska parametrar, vilket gör det svårt att klassificera dem. Till exempel kännetecknas ganska sällsynta stjärnor av Bootes lambda-typ av brist på tungmetaller och mycket långsam rotation. Speciella armaturer inkluderar också vita dvärgar.
Klass A hör till nattens ljusa föremålhimlen, som Sirius, Mencalinan, Alioth, Castor och andra. Låt oss lära känna dem bättre.
Alpha Canis Major
Sirius är den ljusaste, men inte den närmaste, stjärnan på himlen. Avståndet till den är 8,6 ljusår. För en jordisk observatör verkar det så ljust eftersom det har en imponerande storlek och ändå inte är så långt borta som många andra stora och ljusa föremål. Den stjärna som ligger närmast solen är Alpha Centauri. Sirius ligger på femte plats på listan.
Den tillhör konstellationen Canis Major och är ett system av två komponenter. Sirius A och Sirius B är åtskilda av 20 astronomiska enheter och roterar med en period på knappt 50 år. Den första komponenten i systemet, en huvudsekvensstjärna, tillhör spektralklassen A1. Dess massa är dubbelt så stor som solen och dess radie är 1,7 gånger. Det är han som kan observeras med blotta ögat från jorden.
Den andra komponenten i systemet är en vit dvärg. Stjärnan Sirius B är nästan lika med vår ljuskälla i massa, vilket inte är typiskt för sådana föremål. Typiskt kännetecknas vita dvärgar av en massa på 0,6-0,7 solmassor. Samtidigt är dimensionerna på Sirius B nära jordens. Det antas att det vita dvärgstadiet började för denna stjärna för cirka 120 miljoner år sedan. När Sirius B låg på huvudsekvensen var det troligen ett armatur med en massa på 5 solmassor och tillhörde spektr altypen B.
Sirius A, enligt forskare, kommer att gå vidare till nästa utvecklingsstadium om cirka 660 miljoner år. Sedanden kommer att förvandlas till en röd jätte, och lite senare - till en vit dvärg, som dess följeslagare.
Alpha Eagle
Som Sirius är många vita stjärnor, vars namn anges nedan, välkända inte bara för människor som är förtjusta i astronomi på grund av deras ljusstyrka och ofta omnämnande på sidorna av science fiction-litteratur. Altair är en av dessa armaturer. Alpha Eagle finns till exempel i Ursula le Guin och Steven King. På natthimlen är denna stjärna tydligt synlig på grund av dess ljusstyrka och relativt närhet. Avståndet mellan solen och Altair är 16,8 ljusår. Av stjärnorna i spektralklass A är det bara Sirius som är närmare oss.
Altair är 1,8 gånger så massiv som solen. Dess karakteristiska egenskap är en mycket snabb rotation. Stjärnan gör en rotation runt sin axel på mindre än nio timmar. Rotationshastigheten nära ekvatorn är 286 km/s. Som ett resultat kommer den "snabba" Altairen att tillplattas från stolparna. På grund av den elliptiska formen minskar dessutom stjärnans temperatur och ljusstyrka från polerna till ekvatorn. Denna effekt kallas "gravitationell mörkare".
En annan egenskap hos Altair är att dess briljans förändras över tiden. Det hänvisar till variabler av typen Shield delta.
Alpha Lyra
Vega är den mest studerade stjärnan efter solen. Alpha Lyrae är den första stjärnan som har bestämt sitt spektrum. Hon blev också den andra ljuskällan efter solen, fångad på fotografiet. Vega var också bland de första stjärnorna till vilka forskare mätte avståndet med parlaxmetoden. Under en lång period togs stjärnans ljusstyrka till 0 vid bestämning av storleken på andra objekt.
Alpha Lyra är välkänd för både amatörastronomen och den enkla observatören. Den är den femte ljusaste bland stjärnorna och ingår i sommartriangelns asterism tillsammans med Altair och Deneb.
Avståndet från solen till Vega är 25,3 ljusår. Dess ekvatorialradie och massa är 2,78 respektive 2,3 gånger större än de liknande parametrarna för vår stjärna. Formen på en stjärna är långt ifrån en perfekt boll. Diametern vid ekvatorn är märkbart större än vid polerna. Anledningen är den enorma rotationshastigheten. Vid ekvatorn når den 274 km/s (för solen är denna parameter något mer än två kilometer per sekund).
En av Vegas speciella egenskaper är dammskivan som omger den. Förmodligen uppstod den som ett resultat av ett stort antal kollisioner av kometer och meteoriter. Dammskivan kretsar runt stjärnan och värms upp av dess strålning. Som ett resultat ökar intensiteten av den infraröda strålningen från Vega. För inte så länge sedan upptäcktes asymmetrier i disken. Deras troliga förklaring är att stjärnan har minst en planet.
Alpha Gemini
Det näst ljusaste objektet i konstellationen Tvillingarna är Castor. Han, liksom de tidigare armaturerna, tillhör spektralklassen A. Castor är en av natthimlens ljusaste stjärnor. I motsvarande lista ligger han på 23:e plats.
Castor är ett multipelsystem som består av sex komponenter. De två huvudelementen (Castor A och Castor B) roterarkring ett gemensamt masscentrum med en period på 350 år. Var och en av de två stjärnorna är en spektral binär. Komponenterna i Castor A och Castor B är mindre ljusa och tillhör förmodligen spektr altypen M.
Castor C var inte omedelbart ansluten till systemet. Ursprungligen utsågs den till en oberoende stjärna YY Gemini. I processen att undersöka denna del av himlen blev det känt att denna ljuskälla var fysiskt kopplad till Castor-systemet. Stjärnan kretsar kring ett masscentrum som är gemensamt för alla komponenter med en period på flera tiotusentals år och är också en spektral binär.
Beta Aurigae
Aurigas himmelska ritning innehåller cirka 150 "punkter", många av dem är vita stjärnor. Namnen på armaturerna kommer att säga lite för en person som är långt ifrån astronomi, men detta förtar inte deras betydelse för vetenskapen. Det ljusaste föremålet i det himmelska mönstret, som tillhör spektralklassen A, är Mencalinan eller Beta Aurigae. Stjärnans namn på arabiska betyder "axeln på tyglarnas ägare."
Menkalinan - trippelsystem. Dess två komponenter är subjättar av spektralklass A. Ljusstyrkan hos var och en av dem överstiger solens liknande parameter med 48 gånger. De är åtskilda av ett avstånd på 0,08 astronomiska enheter. Den tredje komponenten är en röd dvärg på ett avstånd av 330 AU från paret. e.
Epsilon Ursa Major
Den ljusaste "punkten" i den kanske mest kända konstellationen på norra himlen (Ursa Major) är Aliot, även klassad som klass A. Den skenbara magnituden är 1,76. Den ljusstarkaste stjärnan tar 33:e plats. Alioth går in i Big Dipper asterism och är närmare skålen än andra armaturer.
Aliots spektrum kännetecknas av ovanliga linjer som fluktuerar med en period på 5,1 dagar. Det antas att funktionerna är förknippade med påverkan av stjärnans magnetfält. Fluktuationer i spektrumet, enligt nyare data, kan uppstå på grund av den nära platsen för en kosmisk kropp med en massa på nästan 15 Jupitermassor. Huruvida det är så är fortfarande ett mysterium. Det, liksom andra stjärnors hemligheter, försöker astronomer förstå varje dag.
Vita dvärgar
Berättelsen om vita stjärnor kommer att vara ofullständig om vi inte nämner det stadiet i stjärnornas utveckling, som betecknas som en "vit dvärg". Sådana föremål fick sitt namn på grund av det faktum att den första upptäckten av dem tillhörde spektralklassen A. Det var Sirius B och 40 Eridani B. Idag kallas vita dvärgar ett av alternativen för slutskedet av en stjärnas liv.
Låt oss uppehålla oss mer i detalj vid armaturernas livscykel.
Star evolution
Stjärnor föds inte på en natt: någon av dem går igenom flera stadier. Först börjar ett moln av gas och damm att krympa under påverkan av sina egna gravitationskrafter. Långsamt tar den formen av en boll, medan tyngdkraftens energi förvandlas till värme - temperaturen på föremålet stiger. I det ögonblick när det når ett värde av 20 miljoner Kelvin börjar kärnfusionsreaktionen. Detta stadium anses vara början på livet för en fullfjädrad stjärna.
Det mesta av tiden lägger armaturerna på huvudsekvensen. Reaktioner pågår ständigt i deras tarmarvätecykeln. Stjärnornas temperatur kan variera. När allt väte i kärnan tar slut börjar ett nytt evolution skede. Nu är helium bränslet. Samtidigt börjar stjärnan expandera. Dess ljusstyrka ökar, medan yttemperaturen tvärtom minskar. Stjärnan lämnar huvudsekvensen och blir en röd jätte.
Massan av heliumkärnan ökar gradvis, och den börjar krympa av sin egen vikt. Den röda jätte-scenen slutar mycket snabbare än den föregående. Vägen som ytterligare evolution kommer att ta beror på objektets initiala massa. Lågmassastjärnor på den röda jättescenen börjar svälla. Som ett resultat av denna process fäller föremålet sina skal. En planetarisk nebulosa och en blottad kärna av en stjärna bildas. I en sådan kärna fullbordas alla fusionsreaktioner. Den kallas en heliumvit dvärg. Mer massiva röda jättar (upp till en viss gräns) utvecklas till kolvita dvärgar. De har tyngre grundämnen än helium i sina kärnor.
Funktioner
Vita dvärgar är kroppar, i massa, som regel mycket nära solen. Samtidigt motsvarar deras storlek jorden. Den kolossala tätheten hos dessa kosmiska kroppar och de processer som äger rum i deras djup är oförklarliga ur den klassiska fysikens synvinkel. Stjärnornas hemligheter avslöjades av kvantmekaniken.
Substansen i vita dvärgar är ett elektron-kärnplasma. Det är nästan omöjligt att designa den ens i ett laboratorium. Därför är många egenskaper hos sådana föremål fortfarande obegripliga.
Även om du studerar stjärnorna hela natten lång kommer du inte att kunna upptäcka minst en vit dvärg utan specialutrustning. Deras ljusstyrka är mycket mindre än solens. Enligt forskare utgör vita dvärgar cirka 3 till 10 % av alla objekt i galaxen. Men hittills har endast de hittats som inte är belägna längre än 200-300 parsecs från jorden.
Vita dvärgar fortsätter att utvecklas. Omedelbart efter bildandet har de en hög yttemperatur, men svalnar snabbt. Några tiotals miljarder år efter bildandet, enligt teorin, förvandlas den vita dvärgen till en svart dvärg – en kropp som inte avger synligt ljus.
Vit, röd eller blå stjärna för observatören skiljer sig främst i färg. Astronomen tittar djupare. Färg för honom berättar omedelbart mycket om objektets temperatur, storlek och massa. En blå eller klarblå stjärna är en gigantisk varm boll, långt före solen i alla avseenden. Vita armaturer, exempel på vilka beskrivs i artikeln, är något mindre. Stjärnnummer i olika kataloger säger också mycket för proffs, men inte allt. En stor mängd information om livet för avlägsna rymdobjekt har antingen ännu inte förklarats eller är fortfarande inte ens upptäckt.
