Зірки

Зірки

Нічне небо усипане зірками. Однак ця яскрава небесна ілюмінація лише вершина колосального космічного айсберга, прихованого від наших поглядів нескінченністю простору Всесвіту. Тільки в нашій галактиці налічується понад 100 млрд. зірок, а у видимій частині космосу – більше ста мільярдів галактичних утворень. Таке гігантське число не піддається людському осмисленню. Зірки правлять Всесвітом. Навіть саме існування людства нерозривно пов’язане з життям і смертю цих гігантських газово-плазмових куль. Народжуючись при надвисоких температурах і гинучи в неймовірно потужних вибухах, вони розносять по Всесвіту космічний пил, що служить будівельним матеріалом для формування нових зірок і планет.

Всі атоми людського організму були створені в вируючих надрах загиблої зірки. Кальцій в наших кістках, залізо в червоних кров’яних тільцях з’явилися в результаті термоядерного синтезу в шаленому утробі зірки. Іншого способу отримати хімічні елементи просто не існує. Зірки складають основу нашого світу. Саме в них зароджується життя. Більшість зірок настільки далекі, що їх неймовірно складно вивчати, тому нам відомо про них дуже мало. Але одна зірка перебуває дуже близько до Землі, фактично всі відомості про небесні світила, якими володіє світова наука, нам постачяє цей космічний сусід на ім’я Сонце.

Розміри і маса зірок


Ці газові кулі неймовірно високої температури колосальні за своїми розмірами. На Землі їх абсолютно ні з чим порівняти (дивіться наочну шкалу масштабів всесвіту). Тому порівнювати зірки прийнято з якимсь усередненим еталоном, в ролі якого виступає Сонце. Самий поширений тип зірки у Всесвіті – червоні карлики масою не більше 0,1% від сонячної. Це зірки довгожителі, за якими дуже важко спостерігати через їх відносно низькі температури. Це справжні космічні довгожителі, які тихо тліють трильйони років. Сонце – зірка середнього розміру. Однак воно виглядає зовсім крихітним в порівнянні з по-справжньому гігантськими зірками:

  • Сіріус – найяскравіший об’єкт на нічному небі – в два рази більше Сонця;
  • Біло-блакитний надгігант із сузір’я Оріона Ригель в 68 разів перевищує за розмірами і в 17 разів за масою наше світило;
  • Бетельгейзе в 5000 разів більше Сонця;
  • Найбільша з відомих зірок – монстр із сузір’я Великого Пса – у мільйон разів перевершує за розміром наше світило.

Порівняння розмірів зірок

Спектральні класи та типи зірок


Всі зірки виблискують різними кольорами: від насиченого червоного до блідо-жовтого і блакитного. Спектральний аналіз на сьогоднішній день є основним способом вивчення небесних світил, їх маси, хімічного складу і всіх процесів, що протікають в їх утробі. На оптичної спектроскопії грунтується і сучасна класифікація зірок. Найхолодніші з відомим нам типів зірок є коричневі карлики. Температура на поверхні не перевищує 26 ° С. Їм просто не вистачає маси для запуску термоядерного синтезу. Це найбільш тьмяні зірки у Всесвіті.

На іншому кінці зоряного спектру розташовуються найбільші і яскраві об’єкти – блакитні надгіганти. Вони сяють у мільйони разів сильніше нашого Сонця і живуть відносно недовго, оскільки інтенсивно спалюють водень. Саме вони гинучи утворюють саме феєричне видовище у Всесвіті – наднову. За своїми розмірами блакитні надгіганти наближені до теоретично можливої ​​граничної масі зірки.
Небесні світила, які вивчають енергію в червоному спектрі, мають відносно низьку температуру поверхні (2700- 4700 ° С), але неймовірно високу світність. Жовті карлики, до яких зараховується і наше Сонце, є найбільш стабільним типом зірок. Їх життєвий цикл займає близько 10 млрд. Років. Ще одні незвичайний клас – білі карлики – вчені часто називають мертвеми зірками. Це те, що залишається після загибелі зірки.

 

Типи зірок Всесвіту

Червоний гігант – це велика зірка червонуватого або оранжевого кольору. Вона являє собою пізню стадію циклу, коли запаси водню підходять до кінця і гелій починає перетворюватися в інші елементи. Підвищення внутрішньої температури ядра призводить до колапсу зірки. Зовнішня поверхня зірки розширюється і охолоджується, завдяки чому зірка набуває червоного кольору. Червоні гіганти дуже великі. Їх розмір в сто разів більше звичайних зірок. Найбільші з гігантів перетворюються в червоних супергігантів. Зірка під названіемБетельгейзе із сузір’я Оріон – найяскравіший приклад червоного супергіганта. Червоний гігант
Білий карлик – це те, що залишається від звичайної зірки, після того, як вона проходить стадію червоного гіганта. Коли у зірки більше не залишається палива, вона може виділяти частину своєї матерії в космос, утворюючи планетарну туманність. Те, що залишається – це мертве ядро. Ядерна реакція в ньому не можлива. Воно сяє за рахунок своєї енергії, що залишилася, але вона рано чи пізно закінчується, і тоді ядро ​​остигає, перетворюючись на чорного карлика. Білі карлики – дуже щільні. За розміром вони не більше Землі, але масу їх можна порівняти з масою Сонця. Це неймовірно гарячі зірки, їх температура досягає 100,000 градусів і більше. білий карлик
Коричневий карлик, або як ще називають субзірка. Під час свого життєвого циклу деякі протозірок ніколи не досягають критичної маси, щоб почати ядерні процеси. Якщо маса протозвезди становить лише 1/10 маси Сонця, її сяйво буде недовгим, після чого вона швидко гасне. Те, що залишається і є коричневий карлик. Це масивний газова куля, занадто великий, щоб бути планетою, і занадто, маленький, щоб стати зіркою. Він менше Сонця, але в кілька разів більше Юпітера. Коричневі карлики не випромінюють ні світла, ні тепла. Це лише темний згусток матерії, існуючий на просторах Всесвіту. коричневий карлик
Цефеїда – це зірка зі змінною світністю, цикл пульсації якої коливається від декількох секунд до декількох років, залежно від різновиду змінної зірки. Цефеїди зазвичай змінюють свою світність на початку життя і в її завершенні. Вони бувають внутрішніми (змінюють світність у зв’язку з процесами всередині зірки) і зовнішніми, міняють яскравість внаслідок зовнішніх чинників, як, наприклад, вплив орбіти найближчої зірки. Це ще називається подвійною системою. Звезды Вселенной Цефеиды
Подвійні зірки – це система з двох зірок, гравітаційно-пов’язаних між собою. Вони обертаються по замкнутих орбітах навколо одного центру мас. Доведено, що половина всіх зірок нашої галактики мають пару. Візуально парні зірки виглядають, як дві окремі зірки. Їх можна визначити по зсуву ліній спектра (ефект Доплера). У затемнення-подвійних системах зірки періодично затьмарюють один одного, так як їх орбіти розташовані під невеликим кутом до променя зору. Звезды Вселенной: двойные звезды
Вольфа-Райе – клас зірок, для яких характерні дуже висока температура і світимість; зірки Вольфа – Райе відрізняються від інших гарячих зірок наявністю в спектрі широких смуг випромінювання водню, гелію, а також кисню, вуглецю, азоту в різних ступенях іонізації (NIII – NV, CIII – CIV, OIII – OV). Зірка класу Вольфа-Райе

 

Життєвий цикл зірок


планетарна туманність NGC 2440
Планетарна туманність, в таких народжуються зірки.

Хоч всі зірки проходять абсолютно різний життєвий шлях, народжуються вони завжди однаково – у величезних пилогазових хмарах під назвою туманності. Народження зірки – неймовірно лютий процес. Холодні хмари міжгалактичного пилу і газу під впливом гравітаційних сил стискаються мільйони років поки тиск в їх центрі не досягне колосального показника, достатнього для запуску термоядерного синтезу. Коли області, заповнені воднем, нагріваються до величезних температур, з їх центру вириваються величезні газові струмені. Так народжує зірка.

Весь життєвий цикл зірки – це за великим рахунком, шалене протистояння термоядерних реакцій, які намагаються розірвати вогняну кулю зсередини, і гравітаційних сил, які прагнуть стиснути її в одну точку. Вони мільярди років врівноважують один одного. Але в кінцевому підсумку гравітація завжди перемагає. Коли запаси палива – водню – добігають кінця і зірка, щоб вижити, починає спалювати більш важкі елементи, гелій і вуглець, вона приречена.

Смерть зірки


смерть зірки NGC 6565

Всі зірки живуть і вмирають по-різному, що залежить від маси об’єкта. Одні, найбільш великі, вибухають сліпучою надновою, поширюючи на трильйони кілометрів в космічний простір будівельний матеріал для інших зірок і планет. Деякі, менш великі об’єкти, залишають після своєї загибелі так звану планетарну туманність – величезний обертовий диск плазми і пилу. А найменші зірки тихо згасають, перетворюючись на холодний і тьмяний об’єкт розміром не більше Землі. При невеликому обсязі білі карлики мають неймовірно високою щільністю.