» »

Виды звезд в наблюдаемой вселенной. Звезды гиганты и сверхгиганты Масса сверхгигантов

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. Из закона Стефана - Больцмана следует, что 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.

В диаграмме Герцшпрунга - Рессела, характеризующей отношения звездной величины, светимости, температуры и спектрального класса, такие светила расположены сверху, указывая на высокую (от +5 до +12) видимую величину объектов. Их жизненный цикл короче, чем у других звезд, потому что своего состояния они достигают в финале эволюционного процесса, когда запасы ядерного топлива на исходе. В раскаленных объектах заканчивается гелий и водород, а горение продолжается за счет кислорода и углерода и далее вплоть до железа.

Крупные звезды покидают главную последовательность, когда в их ядре начинается горение углерода и кислорода, – они становятся красными сверхгигантами. Их газовая оболочка вырастает до огромных размеров, распространяясь на миллионы километров. Химические процессы, проходящие с проникновением конвекции из оболочки в ядро, приводят к синтезу тяжелых элементов железного пика, которые после взрыва разлетаются в космосе. 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.

Рис.74. Диск звезды Бетельгейзе. Снимок телескопа «Хаббл».

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.

Рис.75. Созвездие Ориона.

В созвездии Лебедя наблюдается звезда Денеб – еще один представитель этого редкого класса. Это – яркий сверхгигант. На небосводе по своей светимости эта далекая звезда может сравниться только с Ригелем. Интенсивность ее излучения сравнима с 196 тысяч Солнц, радиус объекта превосходит наше светило в 200 раз, а масса – в 19. Денеб быстро теряет свою массу, звездный ветер невероятной силы разносит ее вещество по Вселенной. Звезда уже вступила в период нестабильности. Пока ее блеск изменяется по небольшой амплитуде, но со временем станет пульсирующим. После исчерпания запаса тяжелых элементов, которые поддерживают стабильность ядра, Денеб, как другие голубые сверхгиганты, вспыхнет сверхновой, а его массивное ядро станет черной дырой.


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.

Рис.76. Денеб.

Самой яркой на сегодняшний день звездой (и самой массивной) считается светило R136a1. О ее открытии было объявлено в 2010 году. Это звезда Вольфа-Райе со светимостью примерно в 8 700 000 солнечной и массой в 265 раз большей, чем наша родная звезда. Когда-то ее масса составляла 320 солнечных. R136a1 фактически является частью плотного скопления звезд под названием R136, расположенного в Большом Магеллановом Облаке. По словам Пола Кроутера, одного из первооткрывателей, «планетам нужно больше времени для формирования, чем такой звезде - жить и умереть. Даже если бы там были планеты, никаких астрономов на них не было бы, потому что ночное небо было таким же ярким, как и дневное».

Рис.77. Компьютерная обработка фотоснимка звезды R136a1.

Проживая свою жизнь на спутнике небольшой звезды на окраине Вселенной, мы даже не можем себе представить ее истинный размах. Размеры Солнца нам кажутся невероятными, а уж звезда больше, просто не укладывается в наше воображение. Что уж говорить о звездах-монстрах – супер и гипер гигантах рядом с которым наше Солнце не больше пылинки.

Радиусы крупнейших звезд относительно Солнца
N Звезда Оптимум Пределы оценок
1 2037 1530-2544
2 1770 1540-2000
3 1708 1516-1900
4 1700 1050-1900
5 1535
6 1520 850-1940
7 1490 950-2030
8 1420 1420-2850
9 1420 1300-1540
10 1411 1287-1535
11 1260 650-1420
12 1240 916-1240
13 1230 780-1230
14 1205 690-1520
15 1190 1190-1340
16 1183 1183-2775
17 1140 856-1553
18 1090
19 1070 1070-1500
20 1060
21 1009 1009-1460

Звезда располагается в Созвездии Жертвенника, являясь в нём самым крупным космическим объектом. Открыта астроном из Швеции Вэстерлундом, чьим именем и была названа в 1961 году.

Массой Вэстерланд 1-26 превосходит Солнце в 35 раз. Яркостью в 400 000. Тем не менее, увидеть звезду невооружённым глазом невозможно из-за её огромного удаления от нашей планеты, составляющим 13 500 000 световых лет. Если поместить Вэстерланд в нашу солнечную систему, её внешняя оболочка поглотит орбиту Юпитера.

Гигант из Большого Магелланова Облака. Размер звезды почти 3 млрд. километров (1540 - 2000 радиусов Солнца), расстояние до WOH G64 163 тыс. св. лет.

Звезда долго считалась самой крупной, но последние исследования показали, что ее радиус значительно сократился, и по некоторым оценкам на 2009 год, составил 1540 размеров нашего светила. Ученые подозревают, что виной тому сильный звездный ветер

UY Щита

В Созвездии Млечный Путь, да и во всей известной человечеству Вселенной, это самая яркая, и одна из самых крупных звёзд. Удаление этого красного сверхгиганта от Земли равно 9 600 световым годам. Диаметр довольно активно меняется (по крайне мере по наблюдениям с Земли), поэтому можно говорить о среднем показателе в 1708 диаметров Солнца.

Звезда относится к категории красных супергигантов, её светимость превосходит солнечную в 120 000 раз. Скопившиеся вокруг, за миллиарды лет существования звезды, космическая пыль и газ, значительно снижают светимость звезды, поэтому более точно определить её невозможно.

Юпитер полностью был бы поглощен вместе со своей орбитой, если бы Солнце имело размеры UY Щита. Как это ни странно, при всем своем величии, звезда всего в 10 раз массивнее нашего светила.

Звезда относится к классу двойных, удалена от Земли на 5000 световых лет. Примерно в 1700 раз превосходит наше Солнце в линейных размерах. VV Цефея А считается одной из самых крупных изученных звёзд нашей Галактики.

История наблюдений за ней берёт начало с 1937 года. Изучали её преимущественно российские астрономы. Проведенные исследования выявили периодичность затемнения звезды один раз в 20 земных лет. В нашей Галактике она считается одной из самых ярких звезд. Масса VV Цефея А превышает солнечную примерно в 80-100 раз.

Радиус космического объекта больше солнечного в 1535 раз, масса примерно в 50. Показатель яркости RW Цефея, выше аналогичного показателя Солнца, в 650 000 раз. Температура поверхности небесного объекта составляет от 3500 до 4200 К, в зависимости от интенсивности термоядерных реакций в недрах светила.

Сверх яркий переменный гипергигант из созвездия Стрельца. VX Стрельца пульсирует долгими неправильными периодами. Это наиболее изученная звезда из сверхгигантов, ее радиус составляет 850 - 1940 солнечных и стремится к уменьшению.

Расстояние от Земли до этого жёлтого сверхгиганта – 12 000 световых лет. Масса равна 39 солнечным (при том, что масса самой звезды больше массы Солнца в 45 раз). Размеры V766 Центавра поражают воображение, оно в 1490 раз больше нашего Солнца в диаметре.

Жёлтый гигант располагается в системе из двух звёзд, представляя собой их часть. Расположение второй звезды этой системы таково, что она касается V766 Центавра своей внешней оболочкой. Описываемый объект имеет светимость, превосходящую солнечную в 1 000 000 раз.

По некоторым данным крупнейшая звезда известной Вселенной, ее радиус, по некоторым расчетам, может достигать 2850 солнечных. Но чаще принимается, как 1420.

Масса VY Большого Пса превышает массу Солнца в 17 раз. Открыта звезда была ещё в начале позапрошлого века. Проводимые позже исследования добавили информации обо всех её основных характеристиках. Размеры звезды столь велики, что облёт её по экватору занимает восемь световых лет.

Располагается красный гигант в созвездии Большого пса. Согласно последним научным данными, в течение ближайших 100 лет произойдёт взрыв звезды, и она превратится в сверхновую. Удаление от нашей планеты составляет примерно 4500 световых лет, что само по себе устраняет любою опасность от взрыва для человечества.

Диаметр этой звезды, которая относится к категории красных супергигантов, составляет примерно 1411 диаметров Солнца. Удаление AH Скорпиона от нашей планеты – 8900 световых лет.

Звезду окружает плотная оболочка из пыли, факт подтверждаемый многочисленными фотографиями, выполненными посредством телескопического наблюдения. Происходящие в недрах светила процессы обуславливают переменчивость блеска звезды.

Масса AH Скорпиона равна 16 массам Солнца, диаметр превосходит солнечный в 1200 раз. Максимальная температура поверхности принимается равной 10 000 К, но эта величина не является фиксированной и может изменяться как в одну, так и в другую сторону.

Эта звезда также известна под названием «гранатовой звезды Гершеля» по имени астронома, который её открыл. Располагается в одноименном созвездии Цефея, является тройной, от Земли отстоит на расстоянии 5600 световых лет.

Главная звезда системы – МЮ Цефея А – красный сверхгигант, радиус которого, по разным оценкам, превосходит солнечный в 1300-1650 раз. Массой больше Солнца в 30 раз, температура у поверхности от 2000 до 2500 К. Светимостью МЮ Цефея превосходит Солнце более, чем в 360 000 раз.

Этот красный супергигант относится к категории переменных объектов, располагается созвездии Лебедя. Приблизительная удалённость от Солнца составляет 5500 световых лет.

Радиус BI Лебедя примерно от 916-1240 радиусов Солнца. Массой превышает нашу звезду в 20 раз, светимостью в 25 0000 раз. Температура верхнего слоя этого космического объекта от 3500 до 3800 К. Согласно данным последних исследований значение температуры на поверхности звезды сильно меняется из-за интенсивных термоядерных реакций недр. В период наибольших всплесков термоядерной активности поверхностная температура может достигать значения 5500 К.

Открытый в 1872 году сверхгигант, во время максимума пульсации становящийся гипергигантом. Расстояние до S Персея 2420 парсек, радиус пульсации от 780 до 1230 р.с.

Этот красный сверхгигант относится к категории нерегулярных, переменных объектов с непредсказуемой пульсацией. Располагается в созвездии Цефея, удален на 10 500 световых лет. Массивнее Солнца в 45 раз, радиус в 1500 раз больше солнечного, что в цифровом выражении составляет примерно 1 100 000 000 километров.

Если условно поместить V354 Цефея в центр Солнечной системы, внутри её поверхности оказался бы Сатурн.

Этот красный гигант также относится к переменным звёздам. Полуправильный, достаточно яркий объект располагается от нашей планеты на расстоянии примерно в 9600 световых лет.

Радиус звезды в пределах 1190-1940 радиусов Солнца. Масса в 30 раз больше. Поверхностная температура объекта 3700 К, показатель светимости звезды превышает аналогичный показатель Солнца в 250 000 - 280 000 раз.

Крупнейшая известная звезда. При температуре в 2300 К ее радиус увеличивается до 2775 солнечных, что почти на треть превышает любую известную нам звезду.

В обычном состоянии этот показатель равен 1183.

Располагается космический объект в созвездии Лебедя, относится к красным переменным сверхгигантам. Среднее удаление от нашей планеты, по расчётам астрономов, от 4600 до 5800 световых лет. Оценка радиуса небесного объекта составляет от 856 до 1553 радиусов Солнца. Такой разбег показателей обуславливается различным уровнем пульсации звезды в разные периоды времени.

Масса BC Лебедя от 18 до 22 единиц масс Солнца. Температура поверхности от 2900 до 3700 К, значение светимости примерно в 150 000 раз выше солнечной.

Этот хорошо изученный сверхгигант, относящийся к категории переменных звёзд, располагается в туманности Киля. Примерная удалённость космического объекта от Солнца – 8500 световых лет.

Оценки радиуса красного гиганта существенно разнятся, составляя от 1090 радиуса нашей звезды. Масса больше массы Солнца в 16 раз, значение поверхностной температуры равняется 3700-3900 К. Средний показатель светимости звезды от 130 000 до 190 000 солнечного.

Располагается этот красный гигант в созвездии Центавра, удаление от нашей планеты, по разным оценкам, составляет от 8 500 до 10 000 световых лет. На сегодняшний день объект изучен сравнительно мало, информации о нём немного. Известно только, что радиус V396 Центавра превышает аналогичный параметр Солнца примерно в 1070 раз. Предположительно также оценивается температура на поверхности звезды. По приблизительным оценкам она находится в пределах 3800 – 45 000 К.

CK Киля относится к так называемым «переменным» звёздным объектам, располагается в созвездии Киля, на удалённости приблизительно 7500 световых лет от нашей планеты. Своим радиусом превосходит Солнце в 1060 раз. Астрономы подсчитали, что если бы этот объект располагался в центре солнечной системы, планета Марс находилась бы на его поверхности.

Звезда имеет массу, превосходящую массу Солнца примерно в 25 раз. Светимость – 170 000 Солнц, поверхностная температура на уровне 3550 К.

Звезда является красным сверхгигантом, масса которого от 10 до 20 масс Солнца. Располагается в созвездии Стрельца, расстояние небесного тела от нашей планеты составляет 20 000 световых лет. Радиус по максимальным оценкам примерно 1460 солнечных.

Светимость превосходит солнечную в 250 000 раз. Температура на поверхности от 3500 до 4000 К.

Рождение любой звезды происходит примерно одинаково - в результате сжатия и уплотнения под действием собственной гравитации облака, в составе которого находятся, в основном, межзвездный газ и пыль. По мнению ученых, что именно данный процесс сжатия и способствует образованию новых звезд. В настоящее время благодаря современному оборудованию ученые могут увидеть данный процесс. В телескопе он выглядит как некие зоны, которые похожи на темные пятна на ярком фоне. Они именуются «гигантскими комплексами молекулярных облаков». Такое название данные зоны получили благодаря тому, что в их составе присутствует водород в форме молекул. Данные комплексы или системы вместе с шаровыми звездными скоплениями являются самыми крупными структурами в Галактике с диаметром до 1300 световых лет.

Одновременно с процессом сжатия туманности также образуются плотные темные газопылевые облака круглой формы, которые получили название «Глобулы Бока». Именно американским астрономом Боком и были впервые описаны данные глобулы, благодаря чему они сейчас называются именно так. Изначально масса глобулы в 200 раз превышает массу Солнца. Однако, постепенно глобулы продолжают сгущаться, набирая массу и притягивая к себе материю из соседних областей благодаря своей гравитации. Стоит обратить внимание на то, что внутренняя часть глобулы сгущается в разы быстрее, чем внешняя. В свою очередь, это приводит к разогреву и вращению глобулы. Данный процесс продолжается несколько сотен тысяч лет, после чего образуется протозвезда.

С увеличением массы звезды притягивается все больше материи. Также происходит высвобождение энергии из сжимающегося внутри газа, что приводит к образованию тепла. В связи с этим, увеличиваются давление и температура звезды, что приводит к ее свечению темно-красным светом. Протозвезда характеризуется своими достаточно масштабными размерами. Не смотря на то, что тепло равномерно распределяется по всей ее поверхности, она, все таки, считается относительно холодной. В ядре температура продолжает увеличиваться. Кроме этого происходит ее вращение и она приобретает несколько плоскую форму. Данный процесс длиться несколько миллионов лет.

Молодые звезды увидеть очень трудно, особенно невооруженным глазом. Их можно рассмотреть только при помощи специального оборудования. Это связано с тем, что из-за темного пылевого облака, которое окружает звезды, свечение молодых звезд практически не видно.

Таким образом, звезды рождаются, эволюционируют и умирают. На каждом этапе своего развития звезды имеют свою определенную массу, температуру, яркость. В связи с этим, все звезды принято классифицировать на:

Звезды главной последовательности;

Звезды карлики;

Звезды гиганты.

Какие звезды гиганты

Так, 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.

Звезда сверхгигант считается одной из наиболее массивных звезд. Звезды, относящиеся к такому типу, занимают верхнюю часть диаграммы Герцшпрунга-Рассела. Данные звезды обладают массой, которая колеблется в диапазоне от 10 до 70 масс Солнца. Их светимость составляет 30 000 солнечных светимостей и более. А вот радиусы звезд сверхгигантов могут существенно разниться - начиная от 30 до 500 солнечных радиусов. Но бывают и такие звезды, которые имеют радиус, превышающий 1000 солнечных. Однако, эти сверхгиганты уже переходят в разряд гипергигантов.

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.

Красный гигант

Красный гигант - звезда поздних спектральных классов, имеющая высокую светимость и протяженные оболочки. Наиболее известные красные гиганты - Арктур, Альдебаран, Гакрукс, Мира.

Красные гиганты относятся к спектральным классам К и М. Также они имеют относительно невысокую температуру излучающей поверхности, которая составляет порядка 3000 - 5000 градусов Кельвина. В свою очередь, это свидетельствует о том, что поток энергии с единицы излучающей площади в 2-10 раз меньше, чем у Солнца. Радиус красных гигантов находится в пределах от 100 до 800 солнечных радиусов.

Спектры красных гигантов характеризуются наличием молекулярных полос поглощения, поскольку в их относительно холодной фотосфере некоторые молекулы оказываются устойчивыми. Максимум излучения приходится на красную и инфракрасную области спектра.

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.

Карлики, гиганты и главная последовательность

Когда люди научились измерять размеры звезд, оказалось, что эти самые размеры очень разнообразны. В связи с этим появилась потребность как-то классифицировать звезды по размерам. Было это задолго до появления теории эволюции звезд и даже еще до теоремы Герцшпрунга-Рассела, т.е. примерно вторая половина девятнадцатого века.

Так вот, еще в этой седой астрономической древности выяснилось, что для ряда спектральных классов существуют две больших группы звезд этого класса, и в одной группе звезды заметно больше чем в другой. Ничтоже сумняшеся, маленькие звезды назвали "карликами", а большие "гигантами". Так возникла дожившая до наших дней терминология: красные карлики и красные гиганты, оранжевые карлики и оранжевые гиганты, желтые карлики и желтые гиганты... Стоп. Потому что с белыми звездами все оказалось гораздо сложнее: резкой разницы в размерах среди белых звезд не наблюдалось.

Потом Герцшпрунг и Рассел нарисовали свою диаграмму, и оказалось, что красные, оранжевые и желтые карлики находятся на главной последовательности, а именно в правой нижней ее части. Гиганты и сверхгиганты уютно устроились на нескольких горизонтальных последовательностях в правом верхнем углу диаграммы. Конечно, на диаграмме Герцшпрунга-Рассела откладывается светимость, а не размер, но, как мы помним, для звезд одной и той же температуры (цвета) светимость растет с площадью поверхности звезды. На диаграмме легко заметна разница в светимостях (а значит, и в размерах) между карликами и гигантами спектральных классов G, K, M.

А вот с белыми звездами так не получилось. Если вы посмотрите на диаграмму, то увидите, что в области белых и голубых звезд главная последовательность поднимается на один уровень светимостей с последовательностями гигантов и почти достигает уровня светимостей сверхгигантов. Белые и голубые звезды главной последовательности настолько велики и мощны, что назвать их карликами ну никак не получается!

Поэтому белые и голубые звезды главной последовательности так и называются - звезды главной последовательности. Длинный термин, но ничего лучшего не придумали.

Хотя о звездах главной последовательности в совокупности иногда говорят "карлики". Но такое использование термина все-таки неуклюже и некорректно, во-первых из-за больших белых и голубых звезд, а во-вторых потому, что имеются звезды-карлики, которые не находятся на главной последовательности.

С гигантами тоже оказалось не все гладко. В отличие от звезд главной последовательности, они наотрез отказались устраиваться на одной ровной и гладкой линии. Сначала для них пришлось нарисовать две последовательности - гиганты и сверхгиганты; но и этого оказалось мало. Сверхгиганты тоже разделились на две группы, так что пришлось вводить для них две подпоследовательности (Ia и Ib), а между сверхгигантами и обыкновенными гигантами втиснулась ветвь "ярких гигантов" (II). А совсем недавно открыли новый класс звезд, которые превышают по размерам и светимостям сверхгиганты. Для того, чтобы врисовать их последовательность (0) в диаграмму Герцшпрунга-Рассела, пришлось "увеличивать" ее сверху - расширять диапазон светимостей.

Кроме того, при подробном изучении космоса выяснилось, что существуют-таки звезды с промежуточными размерами между карликами и гигантами, хотя и сравнительно немного. Их назвали субгигантами.

Белые звезды главной последовательности не называют карликами - они для этого слишком велики. Но тем не менее, как мы знаем, белые карлики существуют. У них есть своя последовательность на диаграмме Герцшпрунга-Рассела (VII) и совершенно свои, не укладывающиеся в общую классификацию, спектральные классы.

Последовательность белых карликов находится левее и ниже главной последовательности. И протягивается она через диапазон температур, соответствующий нескольким классическим спектральным классам. Т.е. получается, что белые карлики могут быть и желтыми, и оранжевыми, и даже голубоватыми. И все равно они будут белыми карликами, потому что этот термин применяется к классу звезд, который определяется не температурой (она может быть почти любой), а специальным внутренним строением, и прежде всего огромной плотностью (наш знакомый Сириус B имеет диаметр Земли и массу Солнца).

Что до голубых карликов, то это понятие пока гипотетическое, относится к теоретически возможному, но неоткрытому пока типу звезд.

Таблица, которая представляет разновидности звезд с точки зрения размера.
Для простоты в сверхгиганты включены и гипергиганты.


Карлики Звезды главной последовательности Гиганты Сверхгиганты
Голубые гипотетические Регул, Спика Беллатрикс, Альциона А Ригель
Белые Сириус B, Процион B, Звезда Ван Маанена Сириус, Вега, Альтаир Тубан, Сигма Октанта Денеб, Полярная звезда, Канопус
Желтые Солнце, Альфа Центавра А Капелла Aa, Капелла Ab Ро Кассиопеи
Оранжевые Альфа Центавра B, Эпсилон Эридана, 61 Лебедя Арктур, Поллукс, Альдебаран Омикрон 1 Большого Пса, Сигма Большого Пса, Пси 1 Возничего
Красные Проксима Центавра, Звезда Барнарда и много-много других Гамма Южного Креста Бетельгейзе, Антарес, VY Большого Пса

Итак, подведем итоги: для желтых, оранжевых и красных звезд понятия "карлик" и "звезда главной последовательности" совпадают; для белых и голубых звезд они очень и очень различаются.

Я с удовольствием добавлю в эту таблицу ваши любимые звезды. :-)

Чемпионы Вселенной

Конечно, вы хотите узнать, каких размеров бывают звезды и какие звезды во Вселенной самые большие и самые маленькие.

Понятно, что самую большую звезду надо искать среди гипергигантов, но каких? Однозначных зависимостей, связывающих температуру и размер, для гигантов нет, но в общем и целом известно, что звезды разогреваются при сжатии и остывают при расширении. Поэтому, скорее всего, самая большая звезда будет и одной из самых холодных - красным гипергигантом.

Это действительно так. Самая большая известная на сегодня звезда - VY Большого Пса. Этот монстр Вселенной в 2000 раз больше Солнца по диаметру, и посчитайте сами, во сколько раз по объему. По массе она больше Солнца только приблизительно в 20 раз, так что можете себе представить, какая у нее низкая плотность. Светимость у нее благодаря гигантским размерам примерно 300000 солнечных, несмотря на то, что температура поверхности всего 3000 К. Находится она от нас в 5 тысячах световых лет, так что, понятное дело, видна только в телескоп.

Рисунок иллюстрирует, на сколько раз VY Большого Пса больше Солнца.

С обратной стороны... отличников прошу опустить руки, сегодня мы не выходим за пределы главной последовательности, а то потом будет неинтересно. С обратной стороны чемпионку надо искать среди красных карликов, но тут возникают две проблемы. Во-первых, эти красные карлики в большинстве своем похожи друг на друга больше, чем две репродукции одной картины, а во-вторых, эти крохотные тусклые сущности пойди замерь с достаточной точностью! Для примера можно привести один из самых крохотных известных на сегодня красный карликов - Wolf424B (второй компонент системы, обозначенной в каталоге Вольфа как 424, и другого названия у нее нет). Радиус у него 0,14 солнечных, масса - 0.13 солнечных (нижний возможный предел массы для нормальной звезды). Впрочем, первый компонент этой системы, Wolf424A, только чуть-чуть покрупнее своего собрата и тоже входит в число самых маленьких известных звезд.

Тяжелые и легкие

А каково разнообразие звезд по массам?

Существенно меньшее, чем по размерам. Существует верхний предел возможной массы для звезды, связанный с предельно возможной светимостью, которую называют пределом Эддингтона. Сэр Артур Эддингтон доказал, что более тяжелая и яркая звезда не может существовать, потому что не возникнет равновесия гравитации и внутреннего давления, и звезда просто будет очень неустойчивой. Предельная масса звезд получается примерно 150 солнечных масс.

Вселенная неплохо демонстрирует правильность этого заключения: звезд с массой больше 150 не найдено (имеются оценки в районе 175 солнечных масс, но они крайне неточны). Довольно уверенно в числе чемпионок Вселенной по массе называют уже упоминавшуюся чемпионку по светимости Эту Киля.

А нижний предел массы звезды, как уже упоминалось выше - 0.13 солнечных масс. Все, что немного тяжелее этого предела - наши знакомые красные карлики. Если масса звезды меньше 0.13 солнечных масс, гравитация не сможет сжать ее достаточно сильно для того, чтобы ядро разогрелось достаточно для начала термоядерной реакции превращения водорода в гелий. То есть такой объект никогда не сможет выйти на главную последовательность.

О том, что за объекты эти нечты с массой меньше 0.13 солнечных, поговорим в следующий раз.

Мириады звёзд на ночном небе с глубочайшей древности привлекали внимание людей. Люди наделяли звезды особыми свойствами, им приписывали влияние на земные дела - например, египтяне верили, что Сириус управляет разливами Нила. Но при этом людям на Земле звёзды казались малыми небесными телами - много, много меньше, чем Луна. Лишь с появлением мощных телескопов люди осознали, что звезды - огромные светила, подобные Солнцу.

Красные сверхгиганты

Однако даже ближайшие звёзды так далеки от нас, что и в самые лучшие современные телескопы они видны только как светящиеся точки. Поэтому лишь в начале XX века учёные нашли способ вычислять действительный диаметр звёзд. Результаты исследований оказались поразительными - звёздное небо оказалось заселённым как карликами, так и гигантами. Так, диаметр звезды Бетельгейзе был измерен в 1920 году и оказался почти в 350 раз больше диаметра Солнца. Поверхность Бетельгейзе примерно в 120 тысяч раз больше его поверхности, а объём в 40 миллионов раз больше объёма нашего светила! Если бы Бетельгейзе оказалась на месте Солнца, она заполнила бы все пространство далеко за пределами орбиты Марса.

Но этот небесный исполин - далеко не самая большая звезда в безбрежных просторах космоса. Долгое время самой большой звездой считалась VY, которая находится в созвездии Большого Пса. Радиус этой звезды - миллиард километров, что в полторы тысячи раз больше радиуса Солнца. Представление о размерах этого колосса дают следующие расчёты: один оборот вокруг звёзды-гипергиганта займёт 1200 лет, и то если лететь со скоростью 800 километров в час. Если уменьшить Землю до 1 сантиметра в поперечнике и так же пропорционально уменьшить VY, то размер последней будет 2,2 километра. Правда, масса этой звезды «всего лишь» в 40 раз больше массы Солнца (это объясняется тем, что плотность звёзд-сверхгигантов очень низкая). Но зато светит VY в 500 тысяч раз сильнее нашего небесного светила.

Звёздная жизнь

Бетельгейзе и VY являются красными сверхгигантами. Как известно, звёзды формируются из космических скоплений водорода. Когда такое облако оказывается достаточно плотным, начинают действовать гравитационные силы, вызывающие сжатие и нагрев газа. По достижении определённого предела в нагретом и сжатом центре облака начинаются термоядерные реакции - это означает, что звезда зажглась. Во вспыхнувшем светиле водород превращается в гелий миллионы и даже миллиарды лет. Если звезда достаточно велика, наступает момент, когда в термоядерные реакции включаются углерод и кислород - звезда становится красным гигантом или сверхгигантом. Газовая оболочка такой звезды вырастает до огромных размеров, распространяясь на миллионы километров. Красные сверхгиганты обычно заканчивают жизненный путь взрывом сверхновой. Ведь существование звезды определяется равновесием между силами гравитации, стремящимися сжать звезду, и давлением излучения, «распирающим» её изнутри. Когда излучение оказывается недостаточным, чтобы компенсировать гравитационное поле звезды, происходит катастрофический коллапс светила. Гравитационное сжатие вызывает «взрыв внутрь» - процесс сопровождается выделением колоссального количества энергии.

Звезда становится сверхновой и на короткое время начинает сиять ярче, чем все звезды галактики, вместе взятые. Потом вспышка сверхновой заканчивается. Газовая оболочка погибшей звезды даёт начало новой туманности, а вырожденное ядро превращается в объект малой величины, но чудовищной плотности (это может быть белый карлик, нейтронная звезда или даже чёрная дыра).

Увы, но сверхгигант Бетельгейзе - близкий, по космическим меркам, сосед Солнечной системы (расположен примерно в полутысяче световых лет) достиг финальной стадии своей эволюции и может взорваться в самом скором времени. И этот катаклизм может быть опасен для Земли. Излучение сверхновой при взрыве направлено неравномерно - максимум излучения определяют магнитные полюса звезды. И если окажется, что один из полюсов Бетельгейзе направлен точно на Землю, то после взрыва сверхновой в нашу планету ударит смертоносный поток рентгеновского излучения…

Огромные и яркие

Но красные сверхгиганты далеко не самые тяжёлые и яркие звёзды. Чемпионами среди известных на сегодня звёзд являются голубые сверхгиганты. В отличие от красных, доживающих долгую жизнь, - это молодые и раскалённые звезды, в миллионы раз превосходящие Солнце своей яркостью и имеющие массу, превосходящую массу Солнца в десятки и сотни раз. Поверхность голубых сверхгигантов стремительно уменьшается из-за сжатия, при этом излучение внутренней энергии непрерывно растёт и повышает температуру светила. К этому классу звёзд относится ярчайшая звезда, достоверно известная учёным. Открытие произошло недавно: в 2010 году, изучая Большое Магелланово Облако, исследователи обнаружили звезду R136а1. Этот гигант в 256 раз больше нашего Солнца по своей массе!

Это значит, R136а1 весит 5×10 32 кг; или 500000000000000000000000000000 тонн! Эти данные стали откровением для учёных, ведь предполагалось, что звёзд, которые превышают массу Солнца больше чем в 150 раз, не существует. При этом R136а1 превосходит Солнце в десять миллионов раз по своей яркости! Звезда находится в Большом Магеллановом Облаке - карликовой галактике, которая вращается вокруг нашего Млечного Пути. Расстояние от Земли до туманности составляет невообразимую величину в 160 тысяч световых лет, поэтому исполинская звезда видна с помощью мощных телескопов. А если бы это удивительное светило находилось на месте одной из ближайших к солнечной системе звёзд, те сияние R136а1 превосходило бы сияние Солнца.

Впрочем, возможно, что R136а1 в скором времени уступит «чемпионский титул» загадочной двойной звезде R144, открытой в середине апреля 2013 года. R144 -это единая система из двух звёзд, вращающихся вокруг друг друга по близким орбитам, с полной массой компонентов около 300 солнечных масс. В недалёком будущем они могут слиться в единый объект, который окажется большей звездой, нежели нынешний рекордсмен (появившийся на свет, скорее всего, таким же образом).

Двойной звездой является и таинственный объект LBV 1806-20, чья яркость предположительно в 12 миллионов раз превосходит яркость Солнца (больше, чем у R136a1). Спрятанное за газом и пылью чудовищное светило класса LBV (яркая голубая переменная) имеет массу 130-190 масс Солнца. Эта сверхзвезда за 2-3 секунды излучает примерно столько же энергии, сколько Солнце за год. То, что LBV1806-20 и R144 - двойные звезды, - не случайно. Как показывают исследования, три четверти голубых сверхгигантов имеют близко расположенную звезду-спутник, а примерно треть из них находятся на пути к слиянию и образованию одной звезды (оставшаяся четверть «одиночных» голубых супергигантов - по-видимому, результат произошедшего в прошлом слияния звёзд). Поэтому такие звезды получили негласное название «звезды-вампиры» (главная из звёзд двойной системы «высасывает» вещество с поверхности своего соседа).

Чудовищно тяжёлые…

Однако хотя голубые сверхгиганты являются самыми яркими из известных науке звёзд, вопрос о самых тяжёлых звёздах остаётся открытым. Есть основания считать, что в космосе существуют «холодные» звезды такой массы, что R136a1 на их фоне окажется карликом. Интерес астрономов вызывает Эпсилон Возничего - звезда настолько холодная, что, несмотря на её чудовищные размеры, её не видно даже в самые мощные телескопы, так как её слабое излучение почти целиком лежит в инфракрасной области. Мы знаем о существовании этого «скрытого» светила только потому, что у него есть яркий спутник, который она периодически затмевает. Исходя из косвенных данных, учёные предположили, что таинственный «затмевающий» объект - это тёмная звезда - инфракрасный гигант с диаметром 4 миллиарда километров. Если эта гипотеза верна, то Эпсилон Возничего, оказавшись на месте Солнца, заполнила бы все пространство Солнечной системы вплоть до орбиты Урана!

Между тем невозможно сказать, каких размеров могут достигать инфракрасные сверхгиганты - ведь звезду настолько холодную, что она излучает почти исключительно в инфракрасной части спектра, очень трудно обнаружить. Несомненно, в глубинах космоса скрываются тёмные звезды гораздо больших размеров, чем Эпсилон Возничего, - и можно лишь гадать, каких максимальных размеров (и какой максимальной массы) они могут достигать.

Какая бы гипотеза ни была верна, несомненно, что в скором времени появятся новые рекордсмены среди звёзд - ведь учёные не устают осваивать пространство и делать все новые открытия. Кто знает, какие светила-левиафаны спрятаны в безбрежном космосе?

Voted Thanks!

Возможно Вам будет интересно: