Jeśli przyjrzysz się uważnie nocnemu niebu, łatwo zauważyć, że patrzące na nas gwiazdy różnią się kolorem. Niebieskawe, białe, czerwone, błyszczą równomiernie lub migoczą jak girlanda na choinkę. W teleskopie różnice kolorów stają się bardziej widoczne. Powodem tej różnorodności jest temperatura fotosfery. I wbrew logicznemu założeniu najgorętsze nie są czerwone, ale niebieskie, biało-niebieskie i białe gwiazdy. Ale najpierw najważniejsze.
Klasyfikacja spektralna
Gwiazdy to wielkie, gorące kule gazu. Sposób, w jaki widzimy je z Ziemi, zależy od wielu parametrów. Na przykład gwiazdy tak naprawdę nie migoczą. Bardzo łatwo się o tym przekonać: wystarczy pamiętać o Słońcu. Efekt migotania wynika z tego, że światło docierające do nas z ciał kosmicznych pokonuje ośrodek międzygwiazdowy, pełen pyłu i gazu. Kolejną rzeczą jest kolor. Jest to konsekwencja nagrzewania muszli (zwłaszcza fotosfery) do określonych temperatur. Prawdziwy kolor może różnić się od widocznego, ale różnica jest zwykle niewielka.
Dzisiaj spektralna klasyfikacja gwiazd z Harvardu jest stosowana na całym świecie. Tak się składa, że jesttemperatury i opiera się na formie i względnej intensywności linii widma. Każda klasa odpowiada gwiazdom o określonym kolorze. Klasyfikacja została opracowana w Obserwatorium Harvarda w latach 1890-1924.
Jeden ogolony Anglik żuł daktyle jak marchewki
Istnieje siedem głównych klas widmowych: O-B-A-F-G-K-M. Ta sekwencja odzwierciedla stopniowy spadek temperatury (od O do M). Aby to zapamiętać, istnieją specjalne formuły mnemoniczne. W języku rosyjskim jeden z nich brzmi tak: „Jeden ogolony Anglik żuł daktyle jak marchewki”. Do tych klas dodano jeszcze dwie. Litery C i S oznaczają zimne oprawy z pasmami tlenku metalu w widmie. Przyjrzyjmy się bliżej klasom gwiazd:
- Klasa O charakteryzuje się najwyższą temperaturą powierzchni (od 30 do 60 tysięcy Kelvinów). Gwiazdy tego typu przewyższają Słońce masą o 60, a w promieniu 15 razy. Ich widoczny kolor to niebieski. Pod względem jasności wyprzedzają naszą gwiazdę ponad milion razy. Należąca do tej klasy niebieska gwiazda HD93129A charakteryzuje się jednym z najwyższych wskaźników jasności wśród znanych ciał kosmicznych. Według tego wskaźnika wyprzedza Słońce o 5 milionów razy. Niebieska gwiazda znajduje się w odległości 7,5 tys. lat świetlnych od nas.
- Klasa B ma temperaturę 10-30 tysięcy kelwinów, czyli masę 18 razy większą niż Słońce. To są biało-niebieskie i białe gwiazdy. Ich promień jest 7 razy większy niż promień Słońca.
- Klasa A charakteryzuje się temperaturą 7,5-10 tys. Kelwinów,promień i masa przekraczające odpowiednio 2,1 i 3,1 razy podobne parametry Słońca. To są białe gwiazdy.
- Klasa F: temperatura 6000-7500 K. Masa większa od Słońca 1,7 razy, promień - 1,3. Z Ziemi takie gwiazdy również wyglądają na białe, ich prawdziwy kolor to żółtawo-biały.
- Klasa G: temperatura 5-6 tysięcy kelwinów. Słońce należy do tej klasy. Widoczny i prawdziwy kolor takich gwiazd jest żółty.
- Klasa K: temperatura 3500-5000 K. Promień i masa są mniejsze niż słoneczne, stanowią 0,9 i 0,8 odpowiednich parametrów gwiazdy. Widziane z Ziemi, kolor tych gwiazd jest żółto-pomarańczowy.
- Klasa M: temperatura 2-3,5 tysiąca kelwinów. Masa i promień - 0,3 i 0,4 od podobnych parametrów Słońca. Z powierzchni naszej planety wyglądają czerwono-pomarańczowo. Beta Andromedae i Alpha Chanterelles należą do klasy M. Jasna czerwona gwiazda znana wielu to Betelgeuse (Alpha Orionis). Najlepiej szukać go na niebie zimą. Czerwona gwiazda znajduje się powyżej i nieco na lewo od pasa Oriona.
Każda klasa jest podzielona na podklasy od 0 do 9, czyli od najgorętszej do najzimniejszej. Liczby gwiazd wskazują przynależność do określonego typu widmowego i stopień nagrzania fotosfery w porównaniu z innymi oprawami w grupie. Na przykład Słońce należy do klasy G2.
Wizualne biele
Zatem klasy gwiazd od B do F mogą wyglądać na białe z Ziemi. I tylko przedmioty należące do typu A faktycznie mają to zabarwienie. Tak więc gwiazda Saif (konstelacja Oriona) i Algol (beta Perseusz) wydadzą się obserwatorowi nieuzbrojonemu w teleskopbiały. Należą do klasy widmowej B. Ich prawdziwy kolor to niebiesko-biały. Białe są również Mythrax i Procjon, najjaśniejsze gwiazdy na rysunkach niebieskich Perseusza i Canis Minor. Jednak ich prawdziwy kolor jest bliższy żółtemu (klasa F).
Dlaczego gwiazdy są białe dla ziemskiego obserwatora? Kolor jest zniekształcony z powodu ogromnej odległości dzielącej naszą planetę od podobnych obiektów, a także obszernych obłoków pyłu i gazu, często spotykanych w kosmosie.
Klasa A
Gwiazdy białe charakteryzują się nie tak wysoką temperaturą jak przedstawiciele klas O i B. Ich fotosfera nagrzewa się do 7,5-10 tys. Gwiazdy klasy widmowej A są znacznie większe niż Słońce. Ich jasność jest również większa - około 80 razy.
W widmach gwiazd typu A, linie wodorowe serii Balmera są silnie zaznaczone. Linie innych elementów są zauważalnie słabsze, ale nabierają większego znaczenia, gdy przechodzisz z podklasy A0 do A9. Olbrzymy i nadolbrzymy należące do klasy widmowej A charakteryzują się nieco mniej wyraźnymi liniami wodoru niż gwiazdy ciągu głównego. W przypadku tych opraw bardziej widoczne stają się linie metali ciężkich.
Istnieje wiele osobliwych gwiazd należących do klasy widmowej A. Termin ten odnosi się do opraw, które posiadają zauważalne cechy w widmie i parametrach fizycznych, co utrudnia ich klasyfikację. Np. dość rzadkie gwiazdy typu lambda Bootesa charakteryzują się brakiem metali ciężkich i bardzo wolną rotacją. Do osobliwych opraw należą również białe karły.
Klasa A należy do takich jasnych obiektów nocynieba, jak Syriusz, Menkalinan, Alioth, Castor i inni. Poznajmy ich lepiej.
Alpha Canis Major
Syrius to najjaśniejsza, choć nie najbliższa gwiazda na niebie. Odległość do niego wynosi 8,6 lat świetlnych. Dla ziemskiego obserwatora wydaje się tak jasna, ponieważ ma imponujące rozmiary, a jednocześnie nie jest tak odległa, jak wiele innych dużych i jasnych obiektów. Najbliższą Słońcu gwiazdą jest Alfa Centauri. Syriusz zajmuje piąte miejsce na tej liście.
Należy do konstelacji Wielkiego Psa i jest systemem składającym się z dwóch elementów. Syriusz A i Syriusz B są oddzielone 20 jednostkami astronomicznymi i obracają się z okresem prawie 50 lat. Pierwszy składnik układu, gwiazda ciągu głównego, należy do klasy widmowej A1. Jego masa jest dwa razy większa od masy Słońca, a promień 1,7 raza. To właśnie on można obserwować gołym okiem z Ziemi.
Drugim elementem systemu jest biały karzeł. Gwiazda Syriusz B ma masę prawie dorównującą naszemu oświetleniu, co nie jest typowe dla takich obiektów. Zazwyczaj białe karły charakteryzują się masą 0,6-0,7 mas Słońca. Jednocześnie wymiary Syriusza B są zbliżone do ziemskich. Zakłada się, że dla tej gwiazdy etap białego karła rozpoczął się około 120 milionów lat temu. Kiedy Syriusz B znajdował się na głównej sekwencji, prawdopodobnie była to oprawa o masie 5 mas Słońca i należała do typu widmowego B.
Syrius A, według naukowców, przejdzie do następnego etapu ewolucji za około 660 milionów lat. Następniezamieni się w czerwonego olbrzyma, a nieco później w białego karła, jak jego towarzysz.
Orzeł Alfa
Podobnie jak Syriusz, wiele białych gwiazd, których imiona podano poniżej, jest dobrze znanych nie tylko miłośnikom astronomii ze względu na ich jasność i częste wzmianki na kartach literatury science fiction. Altair jest jedną z takich opraw. Alpha Eagle występuje na przykład u Ursuli le Guin i Stevena Kinga. Na nocnym niebie gwiazda ta jest wyraźnie widoczna dzięki swojej jasności i stosunkowo bliskiej odległości. Odległość dzieląca Słońce i Altair wynosi 16,8 lat świetlnych. Spośród gwiazd klasy widmowej A bliżej nas jest tylko Syriusz.
Altair jest 1,8 razy masywniejszy od Słońca. Jego cechą charakterystyczną jest bardzo szybka rotacja. Gwiazda wykonuje jeden obrót wokół własnej osi w mniej niż dziewięć godzin. Prędkość obrotowa w pobliżu równika wynosi 286 km/s. W rezultacie „zwinny” Altair zostanie spłaszczony z biegunów. Ponadto, ze względu na eliptyczny kształt, temperatura i jasność gwiazdy spadają od biegunów do równika. Efekt ten nazywany jest "ciemnieniem grawitacyjnym".
Kolejną cechą Altaira jest to, że jego blask zmienia się w czasie. Odnosi się do zmiennych typu Shield delta.
Alfa Lyra
Vega jest najczęściej badaną gwiazdą po Słońcu. Alpha Lyrae jest pierwszą gwiazdą, której widmo zostało określone. Stała się także drugą po Słońcu, uchwyconą na zdjęciu, luminarzem. Vega była także jedną z pierwszych gwiazd, do których naukowcy zmierzyli odległość metodą parlax. Przez długi czas jasność gwiazdy była przyjmowana jako 0 podczas określania jasności innych obiektów.
Alpha Lyra jest dobrze znana zarówno astronomom amatorom, jak i prostemu obserwatorowi. Jest piątą najjaśniejszą gwiazdą i jest uwzględniona w asteryzmie Trójkąta Letniego wraz z Altairem i Denebem.
Odległość od Słońca do Vegi wynosi 25,3 lat świetlnych. Jej promień równikowy i masa są odpowiednio 2,78 i 2,3 razy większe niż podobne parametry naszej gwiazdy. Kształt gwiazdy nie jest idealną piłką. Średnica na równiku jest zauważalnie większa niż na biegunach. Powodem jest ogromna prędkość obrotowa. Na równiku osiąga 274 km/s (dla Słońca ten parametr wynosi nieco ponad dwa kilometry na sekundę).
Jedną ze specjalnych cech Vegi jest otaczający ją dysk pyłu. Przypuszczalnie powstał on w wyniku dużej liczby zderzeń komet i meteorytów. Dysk pyłowy krąży wokół gwiazdy i jest ogrzewany przez jej promieniowanie. W efekcie zwiększa się intensywność promieniowania podczerwonego Vegi. Nie tak dawno w dysku odkryto asymetrie. Ich prawdopodobnym wyjaśnieniem jest to, że gwiazda ma co najmniej jedną planetę.
Alfa Bliźnięta
Drugim najjaśniejszym obiektem w konstelacji Bliźniąt jest Kastor. On, podobnie jak poprzednie oprawy, należy do klasy widmowej A. Kastor jest jedną z najjaśniejszych gwiazd na nocnym niebie. Na odpowiedniej liście zajmuje 23. miejsce.
Castor to system złożony z sześciu elementów. Dwa główne elementy (kółko A i kółko B) obracają sięwokół wspólnego środka masy z okresem 350 lat. Każda z dwóch gwiazd jest binarną widmową. Składniki Castor A i Castor B są mniej jasne i prawdopodobnie należą do typu widmowego M.
Castor C nie został natychmiast podłączony do systemu. Początkowo został wyznaczony jako niezależna gwiazda YY Gemini. W trakcie badania tego obszaru nieba okazało się, że oprawa ta jest fizycznie połączona z systemem Castor. Gwiazda krąży wokół wspólnego dla wszystkich składników środka masy o okresie kilkudziesięciu tysięcy lat i jest również spektralną binarną.
Beta Aurigae
Niebiański rysunek Aurigi zawiera około 150 „punktów”, z których wiele to białe gwiazdy. Nazwy luminarzy niewiele powiedzą osobie dalekiej od astronomii, ale nie umniejsza to ich znaczenia dla nauki. Najjaśniejszym obiektem we wzorze niebieskim, należącym do klasy widmowej A, jest Mencalinan lub Beta Aurigae. Nazwa gwiazdy po arabsku oznacza „ramię właściciela lejców”.
Menkalinan - potrójny system. Jego dwa składniki są podolbrzymami klasy widmowej A. Jasność każdego z nich przekracza podobny parametr Słońca 48-krotnie. Dzieli je odległość 0,08 jednostek astronomicznych. Trzeci składnik to czerwony karzeł w odległości 330 j.a. od pary. e.
Epsilon Ursa Major
Najjaśniejszym „punktem” w prawdopodobnie najsłynniejszej konstelacji na północnym niebie (Wielka Niedźwiedzica) jest Aliot, również sklasyfikowany jako klasa A. Jasność pozorna wynosi 1,76. Najjaśniejsza gwiazda luminescencyjna zajmuje 33 miejsce. Alioth wchodzi do asteryzmu Wielkiego Wozu i jest bliżej misy niż inne oprawy.
Widmo Aliota charakteryzuje się niezwykłymi liniami, które zmieniają się z okresem 5,1 dnia. Zakłada się, że cechy są związane z wpływem pola magnetycznego gwiazdy. Wahania widma, według najnowszych danych, mogą wystąpić z powodu bliskiego położenia ciała kosmicznego o masie prawie 15 mas Jowisza. Czy tak jest, nadal pozostaje tajemnicą. Podobnie jak inne tajemnice gwiazd, astronomowie starają się zrozumieć każdego dnia.
Białe karły
Historia o białych gwiazdach będzie niekompletna, jeśli nie wspomnimy o tym etapie ewolucji gwiazd, który określany jest jako „biały karzeł”. Takie obiekty otrzymały swoją nazwę ze względu na to, że pierwsze z nich odkryte należały do klasy widmowej A. Był to Syriusz B i 40 Eridani B. Dziś białe karły nazywane są jedną z opcji ostatniego etapu życia gwiazdy.
Przyjrzyjmy się bardziej szczegółowo cyklowi życia opraw oświetleniowych.
Ewolucja gwiazd
Gwiazdy nie rodzą się w ciągu jednej nocy: każda z nich przechodzi przez kilka etapów. Najpierw chmura gazu i pyłu zaczyna się kurczyć pod wpływem własnych sił grawitacyjnych. Powoli przybiera postać kuli, podczas gdy energia grawitacji zamienia się w ciepło - temperatura obiektu rośnie. W momencie, gdy osiąga wartość 20 milionów kelwinów, rozpoczyna się reakcja syntezy jądrowej. Ten etap jest uważany za początek życia pełnoprawnej gwiazdy.
Większość czasu oprawcy spędzają nad sekwencją główną. W ich jelitach nieustannie zachodzą reakcjecykl wodoru. Temperatura gwiazd może się różnić. Kiedy cały wodór w jądrze się kończy, rozpoczyna się nowy etap ewolucji. Teraz hel jest paliwem. W tym samym czasie gwiazda zaczyna się rozszerzać. Jego jasność wzrasta, podczas gdy temperatura powierzchni maleje. Gwiazda opuszcza ciąg główny i staje się czerwonym olbrzymem.
Masa rdzenia helowego stopniowo wzrasta i zaczyna się on kurczyć pod własnym ciężarem. Etap czerwonego olbrzyma kończy się znacznie szybciej niż poprzedni. Droga, którą pójdzie dalsza ewolucja, zależy od początkowej masy obiektu. Gwiazdy o małej masie na scenie czerwonego olbrzyma zaczynają puchnąć. W wyniku tego procesu obiekt zrzuca muszle. Powstają mgławica planetarna i nagie jądro gwiazdy. W takim jądrze wszystkie reakcje fuzji są zakończone. Nazywa się białym karłem helowym. Bardziej masywne czerwone olbrzymy (do pewnego limitu) ewoluują w białe karły węglowe. W swoich rdzeniach zawierają cięższe pierwiastki niż hel.
Funkcje
Białe karły to ciała o masie z reguły bardzo zbliżone do Słońca. Jednocześnie ich rozmiar odpowiada ziemi. Kolosalna gęstość tych ciał kosmicznych i procesy zachodzące w ich głębi są niewytłumaczalne z punktu widzenia fizyki klasycznej. Sekrety gwiazd ujawniła mechanika kwantowa.
Substancją białych karłów jest plazma elektronowo-jądrowa. Zaprojektowanie go nawet w laboratorium jest prawie niemożliwe. Dlatego wiele cech takich obiektów pozostaje niezrozumiałych.
Nawet jeśli będziesz badać gwiazdy przez całą noc, nie będziesz w stanie wykryć przynajmniej jednego białego karła bez specjalnego sprzętu. Ich jasność jest znacznie mniejsza niż słońca. Według naukowców białe karły stanowią około 3 do 10% wszystkich obiektów w Galaktyce. Jednak do tej pory znaleziono tylko te, które znajdują się nie dalej niż 200-300 parseków od Ziemi.
Białe karły nadal ewoluują. Natychmiast po uformowaniu mają wysoką temperaturę powierzchni, ale szybko się ochładzają. Kilkadziesiąt miliardów lat po powstaniu, zgodnie z teorią, biały karzeł zamienia się w czarnego karła – ciało, które nie emituje światła widzialnego.
Biała, czerwona lub niebieska gwiazda dla obserwatora różnią się przede wszystkim kolorem. Astronom patrzy głębiej. Kolor dla niego od razu wiele mówi o temperaturze, rozmiarze i masie przedmiotu. Niebieska lub jasnoniebieska gwiazda to gigantyczna gorąca kula, pod każdym względem daleko przed Słońcem. Nieco mniejsze są białe oprawy, których przykłady opisano w artykule. Gwiazdki w różnych katalogach również wiele mówią profesjonalistom, ale nie wszystkie. Duża ilość informacji o życiu odległych obiektów kosmicznych albo nie została jeszcze wyjaśniona, albo nie została nawet odkryta.
