Слайд 9 Коричневый/Субкоричневый карликКоричневые карлики (или бурые карлики) — субзвёздные
звёздами. Их массы лежат в диапазоне приблизительно от 0,013 до
0,075 Mасс солнца. Коричневые карлики могут поддерживать термоядерные реакции в своих недрах, но мощность реакций в них никогда не сравнивается с их собственной светимостью, поэтому такие объекты не выходят на постоянную светимость, как звёзды, а сжимаются и тускнеют.Коричневые карлики имеют очень низкие светимости и температуры: светимости составляют менее 0,04 светимости солнца, а обычно — на порядки меньше. Температуры не превышают 2800 K, а у самых холодных коричневых карликов — около 300 K. Радиусы коричневых карликов, вне зависимости от их масс, близки к радиусу Юпитера.
Вселенная фото глазами телескопа Хаббл HD (Hubble)
Заснят небольшой кусочек вселенной. На этой фотографии, снятой телескопом Хаббл, изображено тысячи галактик. Масштабы впечатляют! Теория «большого взрыва» не может объяснить факт того, что материя Вселенной слишком глыбистая. (Вселенная фото №1)
Фотография открывает вид на великолепное скопление звезд NGG 346. На фото, сделанным с помощью Хаббла, видны поразительные детали, которые сформированы потоками газа и пыли, исходящими от горящих звезд. Все эти звезды, как будто охваченные вихрем, находятся на расстоянии от земли 210 000 световх лет. Узнайте больше прочитав статью «Как устроена вселенная? Начало вселенной.»(Вселенная фото №2)
На фотографии, которая напоминает вид бабочки, изображена умирающая звезда. Крылья, это извергающийся газ из небесного тела. Температура зашкаливает до 20 000 градусов по Цельсию. Имя этой планетарности NGC 6302 илежит она в нашей галактике Млечный Путь. Масштабы события поражают, если учесть сколько таких умирающих звезд во вселенной. (Вселенная фото №3)
Крабовидная туманность. Еще один удивительный снимок структуры взорвавшейся звезды. Находиться она на расстоянии 6500 световых лет от земли. Читать статью «Вселенная обречена» (Вселенная фото №4)
Эти галактики сфотографированы телескопом Hubble в 2011 году. Отчетливо видно взаимодействие большей галактики с меньшей.Читать статью «Галактики – необъяснимые спирали.» (Вселенная фото №5)
Это формирования из газа, пыли называется туманность Киля.(Вселенная фото №6)
Самое большое фото снятое телескопом Хаббл на данный момент это галактики Усики. На фото видно столкновение двух галактик. Читать статью «Неопровержимые свидетельства молодости мира.» (Вселенная фото №7)
Ученые ищут ответ на вопрос как образуются новые звезды. Этот снимок молодых звездных скопления NGC 2024 в центре туманности Пламя и туманности Ориона поставили ученых в тупик. Читать статью «Звезды подтверждают Библейское сотворение.» (Вселенная фото №8)
Abell 33 планетарная туманность в созвездии Гидра, на расстоянии 2500 лет от Земли.
Звезда Барнарда
Красные карлики — это самый распространенный тип звезд во Вселенной. Фактически, около 75% всех звезд — это красные карлики. Все они намного меньше Солнца по размерам, и намного тусклее
Однако у них есть одно важное преимущество. Эти космические объекты могут находиться на главной последовательности в течение сотен миллиардов лет, и даже больше
Это самые старые известные нам звезды.
Следующей после системы Альфа Центавра мы встречаем звезду Барнарда. Это недалеко. Всего 5,96 световых лет от нас. Названа она в честь американского астронома Эдварда Эмерсона Барнарда. Этому человеку впервые удалось измерить так называемое «собственное движение» космического объекта. Собственное движение — это просто наблюдаемое изменение положения одной звезды относительно других с нашей точки зрения. Без учета движения Земли вокруг Солнца. Звезда Барнарда имеет самое большое из известных собственное движение.
Другими словами: на первый взгляд кажется, что какая-то звезда движется быстрее всех по отношению к остальным звездам, которые мы можем наблюдать. Хотя на самом деле это вовсе не означает, что это звезда быстрее всех перемещается в космосе.
Звезда Барнарда — это красный карлик. С очень небольшой массой. Вы наверняка не удивитесь, если узнаете, что это одна из наиболее часто наблюдаемых и изученных звезд. Ведь она находится очень близко к нам. Но при этом она настолько тусклая, что невооруженным глазом ее увидеть нельзя.
Звёзды главной последовательности
Главная последовательность диаграммы Герцшпрунга-Рассела, это то место, где звёзды проводят большую часть своей эволюции. Причём продолжительность их «жизни» зависит от доли содержащихся в составе звёзд элементов тяжелее гелия. Включает в себя такие спектральные классы звёзд как:
- голубые (О);
- бело-голубые (В);
- белые (А);
- жёлто-белые (F);
- жёлтые (G);
- оранжевые (К);
- красные (М).
Все звёзды главной последовательности объединяться одинаковыми ядерными реакциями в их ядре, это синтез (превращение) водорода в гелий, так называемый CNO-цикл (см. терминологию сайта). Вследствие этого их температура (ну и спектральный класс конечно) и светимость всецело зависят от массы звезды.
Массы звёзд на главной последовательности варьируют от, приблизительно, 0,07 масс Солнца, у красных карликов, до 50 – в голубых звёздах.
Нейтронные звезды.
- Срок службы: неизвестно (долгое время)
- Эволюция: мертвая, остывающая
- Температура: <2 000 000 ºC
- Спектральные типы: D (вырожденный)
- Яркость: ~ 0,000001
- Радиус: 5-15 км
- Масса: 1,4 — 3,2
- Распространенность: 0,7%
Когда звезды крупнее 10 солнечных масс исчерпывают свое топливо, их ядра резко разрушаются, образуя нейтронные звезды. Если ядро имеет массу выше 1,4 массы Солнца, электронное вырождение не сможет остановить коллапс. Вместо этого электроны будут сливаться с протонами, чтобы произвести нейтральные частицы, называемые нейтронами, которые сжимаются до тех пор, пока не перестанут занимать меньшее пространство (становятся вырожденными).
Коллапс отбрасывает внешние слои звезды в результате взрыва сверхновой. Остаток звезды, почти полностью состоящий из нейтронов, настолько плотен, что занимает радиус около 12 км. Из-за сохранения углового момента нейтронные звезды часто остаются в быстро вращающемся состоянии, называемом пульсаром.
Звезды с массой более 40 солнечных масс с ядром более 2,5 масс Солнца, скорее всего, станут черными дырами вместо нейтронных звезд. Для образования черной дыры ее плотность должна стать достаточно большой, чтобы преодолеть нейтронное вырождение, вызывающее коллапс в гравитационную сингулярность.
Хотя звездная классификация более точно описывается с точки зрения спектрального типа, это мало что может поразить воображение тех, кто станет следующим поколением астрофизиков
Во Вселенной много разных типов звезд, и неудивительно, что звезды с самыми экзотическими именами получают наибольшее внимание
Эпсилон Эридана 10. Лакайль 9352
Эпсилон Эридана занимает девятое место в нашем списке. Находится она в 10,5 световых годах от Солнечной системы. Благодаря своему расположению на небе, очень близко к небесному экватору, видно ее почти со всей поверхности Земли. И это можно сделать невооруженным глазом. Эта звезда очень похожа по своим характеристикам на Солнце. Однако намного моложе его. Ей всего 500-800 миллионов лет.
На 10-м и последнем месте списка находится Лакайль 9352. Это красный карлик, находящийся в 10,74 светового года от Солнечной системы. И его нельзя увидеть невооруженным глазом. Эта звезда находятся в созвездии Рыбы. В нем также находится звезда Фомальгаут. Лакайль 9352 — первый красный карлик, у которого был измерен угловой диаметр. Астрономы установили, что он имеет значение чуть меньше 25% диаметра Солнца. Лакайль 9352 почти вдвое легче нашей звезды.
Итак, сегодня мы вспомнили 10 самых близких к Солнцу звезд. И как выяснилось, подавляющее большинство из них — красные карлики. Которые мы не можем наблюдать невооруженным глазом. Без вспомогательных устройств на нашем небе видны из нашей десятки только Альфа Центавра (из Южного полушария), Сириус и Эпсилон Эридана.
Открытие странных объектов
История изучения необычных звезд взяла старт в начале XX века, когда астрономы объединили результаты наблюдений нескольких близкорасположенных кратных звездных систем – 40 Эридана, Сириуса и Проциона. Выяснилось, что в каждой из этих систем один из компонентов характеризуется странным сочетанием свойств. Их орбитальные параметры свидетельствовали о достаточно большой массе, сравнимой с массой обычной звезды; спектральные характеристики указывали на высокую температуру. Светимость же этих объектов оказалась весьма малой – это были слабые, тусклые звездочки.
В 1917 году был открыт первый одиночный объект с подобными свойствами – звезда Ван Маанена, расположенная в 14 световых годах от Солнца. Масса ее составляет 0,7 солнечных масс, и при этом наше Солнце излучает более чем в пять тысяч раз мощнее, чем звезда Ван Маанена, получившая имя в честь своего первооткрывателя – голландского астронома, работавшего в США.
В 1922 году еще один голландский американец, В. Я. Лейтен, открывший несколько таких объектов, предложил для этого класса звезд название, которое мы употребляем и поныне: «белый карлик». Здесь термин «белый» означает «горячий» и связан со спектральными особенностями.
Жизнь небесных светил
Астрономы утверждают, что звёзды и созвездия образовываются до сих пор: согласно последним научным данным, лишь в нашей галактике ежегодно появляется около сорока новых небесных светил.
На первоначальном этапе своего образования новая звезда являет собой холодное разряженное облако межзвёздного газа, которое вращается вокруг своей галактики. Толчком для того чтобы в облаке начали происходить реакции, стимулирующие образование небесного светила, может послужить взорвавшаяся неподалёку сверхновая звезда (взрыв небесного тела в результате которого оно через некоторое время полностью разрушается).
Также вполне вероятными причинами может оказаться его столкновение с другим облаком или же на процесс могут повлиять столкнувшиеся друг с другом галактики, словом, всё, что способно воздействовать на газовое межзвёздное облако и заставить его сжиматься в шар под действием собственной гравитации.
Во время сжатия гравитационная энергия трансформируется в тепло в результате чего газовый шар чрезвычайно сильно нагревается. Когда температурные показатели внутри шара поднимаются до 15-20 К, начинают происходить термоядерные реакции в результате которых прекращается сжатие. Шар превращается в полноценное небесное светило, и на протяжении длительного времени внутри его ядра происходит преобразования водорода в гелий.
Когда запасы водорода заканчиваются, реакции останавливаются, формируется гелиевое ядро и структура небесного светила постепенно начинает изменяться: она становится более яркой, а ее внешние слои расширяются. После того как вес гелиевого ядра достигает максимальных показателей, небесное тело начинает уменьшаться, температура подниматься.
Когда температурные показатели достигают 100 млн. К, внутри ядра возобновляются термоядерные процессы, во время которых гелий преобразовывается в твёрдые металлы: гелий – углерод – кислород – кремний – железо (когда ядро становится железным, все реакции полностью прекращаются). В результате яркая звезда, увеличившись во сто крат, превращается в Красного гиганта.
Сколько именно проживёт то или иное светило, во многом зависит от размера: небесные тела малой величины сжигают запасы водорода очень медленно и вполне способны просуществовать миллиарды лет. Из-за недостаточной массы, в них не происходят реакций с участием гелия, и после остывания, они продолжают излучать небольшое количество электромагнитного спектра.
Жизнь светил средних параметров, среди которых и Солнце, составляет около 10 млрд. После этого периода их поверхностные слоя обычно превращаются в туманность с абсолютно безжизненным ядром внутри. Это ядро некоторое время спустя трансформируется в гелиевый белый карлик, диаметром ненамного больше Земли, затем темнеет и становится невидимым.
А вот продолжительность существования сверхмассивных светил (напр., Полярная звезда) длится лишь несколько миллионов лет: в горячих и больших небесных телах водород сгорает чрезвычайно быстро. После того как огромное небесное тело заканчивает своё существование, на его месте происходит взрыв чрезвычайно огромной силы – и возникает сверхновая звезда.
Взрывы во Вселенной
Сверхновой звездой астрономы называют взрыв звезды, во время которого объект почти полностью разрушается. Через несколько лет объём сверхновой звезды увеличивается настолько, что она становится полупрозрачной и очень разреженной – и эти остатки можно увидеть ещё на протяжении нескольких тысяч лет, после чего она темнее и трансформируется в тело, полностью состоящее из нейтронов. Интересно, что явление это нередкое и в галактике происходит раз в тридцать лет.
Ответы на вопросы
Что называют линзообразной галактикой?
В линзообразной галактике понижена частота формирования молодых звезд из-за потери галактикой межзвездного газа. Поэтому в галактике преобладают старые звезды.
Чем видимая звездная величина отличается от абсолютной?
При измерении абсолютной величины учитывается определенное расстояние до объекта. Для звезд это 10 Парсек. При определении видимой величины берут расстояние от Земли до космического тела.
Что такое планетарная туманность?
Это видимый ионизированный газ вокруг звезды, чаще белого карлика.
Сколько туманностей находится в нашей галактике?
В галактике Млечный Путь приблизительно более 1500 туманностей.
Чем шаровое скопление звезд отличается от рассеянного?
Звезды в шаровом скоплении связаны гравитацией с центральным объектом, чем ближе к центру, тем выше число звезд. В рассеянном скоплении сила гравитации меньше, как и возраст звезд.
Ближайшие к Солнцу коричневые карлики
Прежде чем говорить о 10 самых ближайших к Солнцу звездах, давайте ненадолго остановимся на коричневых карликах. В списке звезд, которые будут перечислены ниже, я буду говорить только об обычных классических звездах. И не хочу включать в этот список эти странные объекты.
И под этот фильтр попадает всего лишь две системы. Одна из них — Луман 16. Она находится на расстоянии 6,59 световых лет от нас. Это двойная система, состоящая из коричневых карликов. Она самая близкая к Земле из известных нам на данный момент. Ученые предполагают, что в этом системе есть еще и планета. Однако пока не подтвердили ее существование. Если Вам интересно, то сообщаю — находится вся эта братия в Южном полушарии неба. В созвездии Паруса.
Другой коричневый карлик — WISE 0855-0714. Да, у него не очень запоминающееся имя. Находится этот объект на расстоянии 7,2 световых года от Солнечной системы. Это очень маленький коричневый карлик. И он интересен тем, что это самый холодный из известных нам космических объектов. Его температура очень низка — от -48 до -13ºC. Ее оценка зависит от модели, используемой для расчета.
Но давайте перейдем непосредственно к звездам.
Эволюция белых карликов
Вне главной последовательности происходит процесс угасания звезды. Под воздействием сил гравитации нагретый газ красных гигантов и сверхгигантов разлетается по Вселенной, образуя молодую планетарную туманность. Через сотни тысяч лет туманность рассеивается, а на ее месте остается вырожденное ядро красного гиганта белого цвета. Температуры такого объекта достаточно высоки от 90000 К, оценивая по линии поглощения спектра и до 130000 К, когда оценка осуществляется в пределах рентгеновского спектра. Однако ввиду небольших размеров, остывание небесного светила происходит очень медленно.
Планетарная туманность
Та картина звездного неба, которую мы наблюдаем, имеет возраст в десятки-сотни миллиардов лет. Там, где мы видим белые карлики, в пространстве уже возможно существует другое небесное тело. Звезда перешла в класс черного карлика, конечный этап эволюции. В действительности на месте звезды остается сгусток материи, температура которого равняется температуре окружающего пространства. Главная особенность этого объекта — полное отсутствие видимого света. Заметить такую звезду в обычный оптический телескоп достаточно трудно ввиду слабой светимости. Основным критерием обнаружения белых карликов является наличие мощного ультрафиолетового излучения и рентгеновских лучей.
Все известные белые карлики в зависимости от своего спектра делятся на две группы:
- объекты водородные, спектрального класса DA, в спектре которых отсутствуют линии гелия;
- гелиевые карлики, спектральный класс DB. Основные линии в спектре приходятся на гелий.
Этап эволюции, в результате которой появляется белый карлик, является последним для немассивных звезд, к которым относится и наша звезда Солнце. На данном этапе звезда обладает следующими характеристиками. Несмотря на столь маленькие и компактные размеры звезды, ее звездное вещество весит ровно столько, сколько требуется для ее существования. Другими словами, белые карлики, которые имеют радиусы в 100 раз меньше радиуса солнечного диска, имеют массу равную массе Солнца или даже весят больше, чем наша звезда.
Этого говорит о том, что плотность белого карлика в миллионы раз выше плотности обычных звезд, находящихся в пределах главной последовательности. К примеру, плотность нашей звезды 1,41 г/см³, тогда как плотность у белых карликов может достигать колоссальных значений 105-110 г/см3.
Сириус B
По яркости света Сириус А в 22 раза превышает яркость нашего Солнца, а вот ее сестра Сириус В светит тусклым светом, заметно уступая по яркость своей ослепительной соседке. Обнаружить присутствие белого карлика удалось благодаря снимкам Сириуса, сделанным рентгеновским телескопом Чандра. Белые карлики не обладают ярко выраженным световым спектром, поэтому принято считать такие звезды достаточно холодными темными космическими объектами. В инфракрасном и в рентгеновском диапазоне Сириус В светит значительно ярче, продолжая излучать огромное количество тепловой энергии. В отличие от обычных звезд, где источником рентгеновских волн служит корона, источником излучения у белых карликов является фотосфера.
Находясь вне главной последовательности по распространенности эти звезды не самые распространенные объекты во Вселенной. В нашей галактике на долю белых карликов приходится всего 3-10% небесных светил. Для этой части звездного населения нашей галактики неопределенность оценки затрудняет слабость излучения в видимой области поляры. Другими словами, свет белых карликов не в состоянии преодолеть большие скопления космического газа, из которых состоят рукава нашей галактики.
Звездное кладбище в нашей галактике
Различия звезд по цвету
Существует огромное разнообразие звезд с непередаваемыми цветовыми оттенками. В результате этого даже одно созвездие получило название «Шкатулка с драгоценностями», основу которого составляют голубые и сапфировые звезды, а в самом его центре расположилась ярко светящая оранжевая звезда. Если рассматривать Солнце, то оно имеет бледно-желтый цвет.
Прямым фактором, влияющим на различие звезд по цвету, является температура их поверхности. Объясняется это просто. Свет по своей природе является излучением в виде волн. Длина волны – это расстояние между ее гребнями, является очень маленькой. Чтобы ее себе представить, нужно 1см разделить на 100 тыс. одинаковых частей. Несколько вот таких частичек и будут составлять длину волны света.
Учитывая, что это число получается достаточно маленьким, каждое, даже самое незначительное, его изменение станет причиной, по которой картинка, наблюдаемая нами, поменяется. Ведь наше зрение разную длину световых волн воспринимает в качестве разных цветов. К примеру, синий цвет имеют волны, длина которых в 1,5 раза меньше, чем у красных.
Также практически каждый из нас знает, что температура может оказывать самое прямое влияние на цвет тел. Для примера можно взять любой металлический предмет и положить его на огонь. Во время нагревания он станет красным. Если бы температура огня существенно повышалась, менялся бы и цвет предмета – с красного на оранжевый, с оранжевого на желтый, с желтого на белый, и, наконец, с белого на сине-белый.
Поскольку Солнце имеет температуру поверхности в районе 5,5 тыс. С, то оно является характерным примером желтых звезд. А вот наиболее горячие голубые звезды могут разогревать и до 33 тыс. градусов.
Цвет и температура были связаны учеными при помощи физических законов. Чем температура тела прямо пропорциональна его излучению и обратно пропорциональна длине волн. Волны синего цвета имеют более короткие длины волн в сравнение с красным. Раскаленные газы излучают фотоны, энергия которых прямо пропорциональна температуре и обратно пропорциональна длине волны. Именно поэтому для наиболее горячих звезд характерным является сине-голубой диапазон излучения.
Поскольку ядерное топливо на звездах не безгранично, оно имеет свойство расходоваться, что приводит к остыванию звезд. Поэтому звезды среднего возраста имеют желтый цвет, а старые звезды мы видим красными.
В результате того что Солнце находится очень близко к нашей планете, можно с точностью описать его цвет. А вот для звезд, которые находятся в миллионе световых лет от нас, задача усложняется. Именно для этого используется прибор, получивший название спектрограф. Сквозь него ученые пропускаю свет, излучаемый звездами, в результате чего можно можно спектрально проанализировать практически любую звезду.
Кроме того, при помощи цвета звезды, можно определить ее возраст, т.к. математические формулы позволяют использовать спектральный анализ для определения температуры звезды, по которой легко вычислить ее возраст.
Возраст и интересные факты
Звезда Сириус и созвездие, в котором она находится, по примерным оценкам относится к сравнительно молодым (её возраст составляет 200—300 млн лет). Изначально система состояла из двух бело-голубых тел. Раньше их было бы идеально видно с Земли.
Первая звезда весила в два раза больше Солнца, а вторая — в пять. Затем более тяжёлая постепенно сгорела и превратилась в красный гигант, но потом сбросила верхний слой и стала белым карликом (четвёртая стадия эволюции). На данный момент Сириус В имеет массу немного меньше, чем у Солнца.
Шумеро-аккадские астрономы сопоставляли это небесное тело с богом Нинуртой и называли его Стрелой. Надпись на монументе Тиглатпаласара обозначает акронический восход. В среднеассирийский период это была середина зимы. Различные народы и племена устраивали празднования в честь богов.
Существует одна интересная история, связанная с Сириусом. В древних текстах о нём упоминается, как о красном объекте, хотя сейчас у него белый цвет с голубоватым оттенком. Птолемей и Сенека были уверены, что эта звезда — ярко-красная. В своих записях они её так и описывали. Также подобные упоминания можно встретить и в легендах других народов.
Классификация звёзд
Чтобы лучше понять, о чём вообще речь, полезно сначала взглянуть на так называемую диаграмму Герцшпрунга-Рассела. Здесь учёные распределили известные звёзды в зависимости от их температуры и светимости.
Диаграмма Герцшпрунга-Рассела
И обнаружилось, что звёзды образовали отдельные группы, и в этих группах чётко прослеживается и зависимость от размера. Так, белые карлики стоят отдельно, а гиганты и сверхгиганты образовали собственные группы.
Но есть на этой диаграмме ещё и так называемая Главная Последовательность – диагональная полоса, в центре которой находится и наше Солнце. Сюда относится больше всего звёзд – они обычные, ничем особым не примечательные, этакие «середнячки». Нас же больше интересует нижняя и верхняя области диаграммы, где сосредоточены самые маленькие и самые большие звёзды.
На этой схеме показаны некоторые звёзды.
Кроме того, есть еще один очень любопытный тип звёзд – нейтронные, размер которых заслуживает внимания.
Белый карлик
Белый карлик — это тип звезды, который на самом деле происходит из ядра более крупной звезды. И когда эта массивная звезда умирает, она теряет свои внешние слои и оставляет в качестве остатка ядро, которым является эта белая звезда. Фактически, все звезды, за исключением красных карликов и самых сверхмассивных (которые взрываются, оставляя сверхновую, нейтронную звезду или черную дыру), они заканчивают свою жизнь, став белыми карликами. Наше Солнце тоже станет единым.
Это очень плотные небесные тела. Представьте, что вы конденсируете Солнце в объект размером с Землю, в результате чего образовалась звезда, в 66 000 раз более плотная, чем это Солнце.
