Что такое звёзды?

Астрономическая картина созвездия

Близнецы занимают на небе площадь в 513.8 квадратного градуса и содержат 121 звезду, видимую невооруженным глазом. Что интересного в нем, с точки зрения современной науки?

Во-первых, звезды Кастор и Поллукс — обозначают головы мифических близнецов. И головы, оказывается, непростые. Так, Кастор, находящийся от Солнца на расстоянии 45 световых лет, при взгляде в не самый сложный телескоп, представляет собой пару: Кастор A и Кастор B.

Они между собой связаны и вращаются вокруг общего центра тяжести. Но и каждый в этом тандеме — тоже двойная звезда. Мало того, неподалеку имеется еще Кастор С… поверите ли? — тоже двойная звезда. Кастор, с легкой руки Байера, считается альфой Близнецов, хотя ярче в настоящее время — Поллукс. Если Кастор — беловато-зеленая звезда второй величины, то оранжево-желтому Поллуксу присвоена первая, равно как и честь именоваться навигационной звездой.

Но у Кастора есть еще одна любопытная особенность. Оказывается, он — «предводитель» движущейся группы звезд. Это, прямо скажем, диковинное явление, заключается в том, что некие звезды, не связанные гравитационными силами, являющиеся независимыми друг от друга и не слишком похожими, в своем космическом маршруте, как выясняется, постепенно растягиваются в длинный широкий поток… В кавалькаде Кастора (он ведь — помните — непревзойденный возничий?!) Вега (Лира), Фомальгаут (Южная Рыба), альфа созвездия Весы, альфа созвездия Цефей и множество других звезд и звездочек.

Право слово, имя созвездия не случайно! Парность в нем присуща не только «лидерам». Вот, к примеру, Мебсута и Мехбуда — две звезды «визави», одна — на уровне колен Кастора, вторая — Поллукса. Названия их почему-то связаны с лапами царя зверей, льва, из которых Мебуста — вытянутая, а Мехбуда — прижатая.

Еще одна парочка — Тейжат Приор и Тейжат Постериор (если учесть, что под «тейжат» подразумевается нога, ступня или пятка, то, очевидно «приор» — передняя, а «постериор» — понятно, какая). Кроме того, в Близнецах имеются парные туманности!

А уж названия туманностей этого созвездия настолько колоритны, что тут же призывают к себе фантазию. Судите сами: Эскимос, Маска клоуна, Медуза… Как же случилось, что далекие наши предки, не располагавшие столь мощной аппаратурой, каковая имеется у современной науки, так точно обозначили созвездие, назвав Близнецами? Сколько еще пар обнаружится в нем?.. Время покажет.

А пока — всех, родившихся под знаком Близнецов — поздравляю!

Отличия новой и сверхновой

Древние наблюдатели не задумывались о том, что яркое небесное тело на небосклоне может быть итогом разных процессов. Священный трепет и невозможность заметить разницу без специального оборудования не позволяли постичь это знание. И лишь с появлением телескопов различия были обнаружены. Оказалось, что то, что мы называем новой или сверхновой звездой – это не сама звезда, а всего лишь ее взрыв.

И хотя названия похожи, процессы, происходящие при этих астрономических явлениях, имеют довольно значительные отличия.

Чтобы лучше понять, что же происходит на бескрайних просторах Вселенной, вспомним начала астрономии по учебнику «Астрономия. 10-11 классы» под редакцией Воронцова-Вельяминова.

Скорости, необходимые для выхода в ближний и дальний космос

Для того, чтобы объект мог выйти на орбиту планеты, он должен двигаться с определенными скоростями, которые называются космическими. Для Земли они равны следующим значениям:

  • 7,9 км/с – 1-я космическая скорость, позволяет выйти на орбиту Земли;
  • 11,1 км/с – 2-я космическая скорость, на которой объект попадает в межпланетное пространство;
  • 16,67 км/с – 3-я космическая скорость, позволяет выйти в межзвездное пространство;
  • 550 км/с – 4-я космическая скорость, необходимая для полета за пределы галактики Млечный путь.

Если объект движется с меньшей скоростью, то сила притяжения планеты, звезды или галактики не позволит ему достигнуть нужной границы.

Что из себя представляют звёзды

Забавен факт, что «что такое звёзды», люди смогли с большой долей достоверности выяснить (более-менее) лишь в XX веке, хотя усеянный мерцающими космическими светляками чёрный полог был раскинут над человеком ещё до того, как тот, собственно, этим самым человеком стал. Наблюдения над звёздами затрудняло то, что объект исследования нельзя было взять в руки, взвесить или измерить штангенциркулем. К тому же мрачная полоса Средних веков не очень-то способствовала желанию астрономов продолжать свои «еретические» исследования. Какие же ответы на вопрос «что такое звёзды» был способен дать древний человек:

  • это пятна на шкуре спящего Зверя (видимо, самое первое представление о звёздах);
  • это золотые и серебряные гвоздики, прибитые к хрустальному своду;
  • это души умерших, глядящих на нас с небес;
  • это маленькие дырочки, сквозь которые Он следит за нами из-за чёрного занавеса;
  • и множество других.

Характеристики созвездия Близнецы

Естественная форма созвездия Близнецы

Как уже говорилось выше, астрономы успели хорошо изучить данный небесный объект и выявить довольно точные параметры. Основные характеристики Близнецов выглядят следующим образом:

  • на латинском созвездие носит название Gemini, а для сокращения используется Gem;
  • символом являются Близнецы;
  • прямое восхождение наступает в период с 5 ч 53 мин до 8 ч 00 мин;
  • небесный объект имеет склонение, находящееся в диапазоне от +10 градусов до +35 градусов и 30 мин;
  • размеры составляют 514 квадратных градусов;
  • в Близнецах выделяют пять основных звезд, имеющих наибольшую яркость по сравнению с остальными: Мебсута (2,98 m); Теят Постериор (2,87 m), Альхена (1,93 m), Кастор (1,59 m); Поллукс (1,16 m);
  • два метеорных потока, пролегающих между звездами, называются Ро-Геминиды и Геминиды;
  • рядом с Близнецами расположены созвездия: Возничий, Рысь, Телец, Орион, Единорог, Рак и Малый Пес.

Данные параметры помогают астрономам без проблем находить объект на звездном небе. Задача существенно упрощается в период с декабря по январь, когда на территории европейских стран он обладает самой высокой яркостью.

Эволюция состава звезд, отличных от Солнца

На этапе возгорания гелия термоядерные процессы в звезде размеров Солнца заканчиваются. Массы небольших звезд недостаточно для возгорания новообразованных углерода и кислорода — светило должно быть минимум в 5 раз массивнее Солнца, чтобы углерод начал ядерное преобразование.

Цепочка трансформации крупных звезд куда дольше: она доходит вплоть до самого железа. Создаются и элементы потяжелее. У таких звезд уже нет пути назад — они взорвутся сверхновой, оставив по себе черную дыру или нейтронную звезду. Последняя вообще не состоит из привычного для нас физического вещества — звезду наполняет сверхтекучая жидкость, которая настолько плотная, что протоны и электроны в ней слились в незаряженные частицы, нейтроны. Спичечный коробок гиперконцентрированного вещества звезды будет весить сотни миллионов тонн.

Финальная стадия эволюции масссивной звезды в разрезе

Хотя углерод и кислород существуют в звезде одновременно, во время реакций синтеза они создают вещества, распределяющиеся на принципиально разных уровнях звезды. Так, углерод порождает легкие вещества, вроде неона, натрия или магния. Кислород же создает тяжелые неметаллы, наподобие серы или фосфора, или неплотные металлы, как вот алюминий. А вместе с азотом они участвуют в CNO-цикле горения водорода — основном термоядерном процессе в больших звездах Главной последовательности. Там они катализируют ядерное «горение» водорода, делая его возможным при меньшем гравитационном сжатии.

Спектры излучения разных источников света

Интересный факт — один грамм водорода, «сгорающий» во время термоядерного синтеза, дает 98 тысяч киловатт-часов энергии. Для сравнения, один грамм урана в ядерном реакторе дает 22 тысячи кВт/ч, а обычное сжигание водорода — всего 4,4 ватт-часа.

Завершение жизненного цикла

Рано или поздно жизнь любого звездного объекта подходит к концу. Как это происходит, тоже зависит от массы светила. Меньше всего живут массивные светила: в них хоть и содержатся огромные запасы водородного топлива, но, чтобы не впасть в гравитационный коллапс, им приходится очень интенсивно их расходовать. Срок жизни таких светил составляет «всего лишь» десятки миллионов лет.

Небольшие звездочки могут существовать и сотни миллиардов лет. Солнце в этой градации находится примерно посередине. Светила, масса которых не более чем в восемь раз превышает солнечную, сначала превращаются в красные гиганты. Когда запасы водорода истощаются, силы гравитационного сжатия становятся больше внутри звездного давления, и звезда начинает сжиматься и уплотняться. У этого процесса два следствия:

  • в РТС вступает водород из самых нижних слоев ядра;
  • увеличение ядерной температуры приводит к началу вторичной РТС, в которую вступает гелий, преобразовываясь в углерод.

При этом энергия выделяется настолько интенсивно, что звезду как бы раздувает изнутри. Солнце, когда достигнет этой стадии, в диаметре превысит орбиту Венеры. Тем не менее, количество совокупной энергии не увеличивается. Поскольку поверхность излучения становится намного больше, происходит остывание светила до красной части видимого спектра. Таким образом, оно становится красным гигантом.

https://youtube.com/watch?v=Cms86zkUazk

Последняя стадия развития объектов, подобных Солнцу — белые карлики. Она наступает, когда ядро остывает до температуры, при которой невозможна дальнейшая РТС, а силам сжатия начинают сопротивляться свободные электроны, не участвующие в реакции (вырожденный электронный газ). Это приводит к стабилизации звезды в виде белого карлика, излучающего в пространство остаточное тепло до полного остывания.

Стадии эволюции звезд

Судьба светила в находится в зависимости от исходной массы звезды и ее химического состава. Пока в ядре сосредоточены основные запасы водорода, звезда пребывает в так называемой главной последовательности. Как только наметилась тенденция на увеличение размеров звезды, значит, иссяк основной источник для термоядерного синтеза. Начался длительный финальный путь трансформации небесного тела.

Эволюция нормальных звезд

Образовавшиеся во Вселенной светила изначально делятся на три самых распространенных типа:

  • нормальные звезды (желтые карлики);
  • звезды-карлики;
  • звезды-гиганты.

Звезды с малой массой (карлики) медленно сжигают запасы водорода и проживают свою жизнь достаточно спокойно.

Таких звезд большинство во Вселенной и к ним относится наша звезда –  желтый карлик. С наступлением старости желтый карлик становится красным гигантом или сверхгигантом.

Процесс образования нейтронной звезды

Исходя из теории происхождения звезд, процесс формирования звезд во Вселенной не закончился. Самые яркие звезды в нашей галактике являются не только самыми крупными, в сравнении с Солнцем, но и самыми молодыми. Астрофизики и астрономы называют такие звезды голубыми сверхгигантами. В конце концов, их ожидает одна и та же участь, которую переживают триллионы других звезд. Сначала стремительное рождение, блистательная и ярая жизнь, после которой наступает период медленного затухания. Звезды такого размера, как Солнце, имеют продолжительный жизненный цикл, находясь в главной последовательности (в средней ее части).

Главная последовательность

Используя данные о массе звезды, можно предположить ее эволюционный путь развития. Наглядная иллюстрация данной теории — эволюция нашей звезды. Ничто не бывает вечным. В результате термоядерного синтеза водород превращается в гелий, следовательно, его первоначальные запасы расходуются и уменьшаются. Когда-то, очень не скоро, эти запасы закончатся. Судя по тому, что наше Солнце продолжает светить уже более 5 млрд. лет, не меняясь в своих размерах, зрелый возраст звезды еще может продлиться примерно такой же период.

Красный гигант

Запасов водорода и гелия в этой части звезды хватит еще на миллионы лет. Еще очень нескоро истощение запасов водорода приведет к увеличению интенсивность излучения, к увеличению размеров оболочки и размеров самой звезды. Как следствие, наше Солнце станет очень большим. Если представить эту картину через десятки миллиардов лет, то вместо ослепительного яркого диска на небе будет висеть жаркий красный диск гигантских размеров. Красные гиганты — это естественная фаза эволюции звезды, ее переходное состояние в разряд переменных звезд.

Почему в космосе холодно

Температура в космоса равна -273 градусам Цельсия. Такое значение называют “абсолютным нулем”, поскольку при нем атомы веществ перестают двигаться. Но почему же в космосе так холодно, даже несмотря на то, что сквозь него проходят солнечные лучи?

Низкая температура связана с тем, что в межпланетном пространстве практически отсутствуют какие-либо вещества. Соответственно, солнечным лучам нечего нагревать.

Почему в космосе холодно, если там вакуум

Теплопроводность вакуума равна нулю, и он полностью пропускает излучение. Поскольку в нем отсутствуют какие-либо вещества и объекты, проходящие сквозь него солнечные лучи ничего не нагревают. Соответственно, температура не меняется и остается равной абсолютному нулю.

Чем космос отличается от Вселенной

Карта видимых границ Вселенной

Довольно трудно установить четкую разницу между этими понятиями, поскольку в определенном контексте под ними могут подразумеваться разные вещи.

В современном мире за космос принимают бескрайнее пространство, начинающееся сразу после атмосферы Земли. В нем находятся планеты, звезды, галактики и другие небесные объекты. Для большего удобства космос разделяют на ближний, который можно исследовать с помощью современных спутников и аппаратов, и дальний, добраться до которого пока невозможно.

Под Вселенной подразумевается не только пространство между объектами, но и сами небесные тела. В философии даже человек является ее частью. Также существует мнение, что космос существовал всегда, а Вселенная возникла в момент Большого Взрыва.

Воздействие пребывания в открытом космосе на организм человека

Фото космоса с телескопа Хаббл

Если человек окажется в открытом космосе без средств защиты, у него начнется декомпрессия – процесс расширения пузырьков газа в организме. Параллельно с этим он будет испытывать нехватку кислорода и получать солнечные ожоги. Также если в легких находится воздух, они могут деформироваться из-за разницы давления.

Интересный факт: если человек, находясь в открытом космосе, не будет пытаться дышать, то сможет пробыть в нем 30-60 секунд, не получив серьезных повреждений.

Поскольку вещества не могут находиться в космосе в жидком состоянии, влага на глазах и в ротовой полости сразу начинает испаряться. Также с большой долей вероятности человек потеряет сознание уже через 15-20 секунд.

После Большого Взрыва

Водород стал первым элементом, рожденным после Большого Взрыва. Раскаленная до запредельных температур материя, состоящая их протонов, нейтронов, электронов и других элементарных частиц, постепенно остывала и конденсировалась.

Когда молодая Вселенная начала остывать, то водород стал формироваться в огромных количествах. Понижение температуры позволило электронам объединяться с протонами и формировать молекулы первого водорода.

Современная космологическая модель указывает на то, что этот процесс начался всего лишь через 1 секунду после Большого Взрыва и продолжался около 3 минут. Невероятно, но столь короткого промежутка времени хватило, чтобы Вселенная ощутимо остыла.

Новорожденная Вселенная состояла на 75% из водорода и на 25% из гелия. На данный момент ученые выделяют еще несколько элементов из периодической системы, но их доля была крайне мала и достигала лишь тысячных долей процентов.

Выходит, что строительный материл для звезд готов, но достаточно ли этого? Оказывается, что молекулам еще нужно сконденсироваться настолько, чтобы гравитационные силы, рожденные между ними, смогли запустить термоядерную реакцию.

Когда родилась наша Вселенная, то материя была поразительно равномерно распределена в пространстве и, по всей видимости, это водородное облако в бесконечной тьме так бы и осталось нетронутым, если бы не квантовые флуктуации (любое случайное отклонение какой-либо величины).

Солнце

Каждый житель Земли не сможет отрицать, что Солнце — самая красивая звезда, особенно в моменты закатов и рассветов. Наблюдать Солнце в другие периоды без специальных приспособлений опасно для зрения.

Звезда, согревающая нашу Землю, довольно молодая, возраст Солнца примерно 4,6 млрд лет. Ученые по аналогии с другими подобными объектами, предположили, что Солнце находится где-то в середине своего жизненного цикла. К тому же это единственная звезда в нашей системе. Она удерживает в своем гравитационном поле планеты, спутники, кометы.

К возрасту в 10–12,5 млрд лет звезда разогреется настолько, что превратится в красного гиганта. Солнце в этот период своей истории настолько расширится, что достигнет орбиты Земли.

Одним из красивейших явлений, которые могут наблюдать жители Земли, это солнечные затмения.

Как ближайшая к нам звезда, Солнце стало объектом поклонения всех народов, проживающих на планете. В славянской мифологии Бог Солнца Дажьбог и солнечного диска Хорс. Этимологию первого божества выводят от словосочетания «Дающий жизнь Бог», что и означает Солнце.

С Солнцем связана и красивейшая легенда о Фаэтоне, разбившимся в Космосе на солнечной колеснице.

15

Канопус

Звезда в созвездии Лира, одна из самых ярких звезд Южного полушария. По категории Канопус астронавты относят к бело-желтым звездам-сверхгигантам.

До звезды от Солнечной системы довольно далеко — 310 световых лет. Впечатляют и поражают воображение также размеры этого космического объекта. Масса звезды в 9 раз больше солнечной, а радиус превышает наше светило в 65 раз.

До изобретения компаса Канопус был ориентиром для навигации кораблей. И само свое название звезда получила по имени кормчего на одном из кораблей Менелая, героя Троянской войны.

Есть в истории звезды и интересный факт. В кинофильме «Волшебная лампа Аладдина» колдун обращается в пустыне к звезде Канопус, чтобы она помогла ему найти Аладдина.

13

Спектральный анализ и температура звезд

Спектры звезд — это их паспорта с описанием всех звездных примет, всех их физических свойств. Надо лишь уметь в этих паспортах разобраться. Многое еще мы не умеем из них извлечь в будущем, но уже и сейчас мы читаем в них немало.

По спектру звезды мы можем узнать ее светимость, а следовательно, и расстояние до нее, температуру, размер, химический состав ее атмосферы, скорость движения в пространстве, скорость ее вращения вокруг оси и даже то, нет ли вблизи нее другой невидимой звезды, вместе с которой она обращается вокруг их общего центра тяжести.

Спектральный анализ дает ученым также возможность определять скорость движения светил к нам или от нас даже в тех случаях, когда эту скорость и вообще движение светил никакими другими способами обнаружить невозможно.

Если какой-нибудь источник колебаний, распространяющихся в виде волн, движется по отношению к нам, то, понятно, длина волны колебаний, воспринимаемая нами, меняется. Чем быстрее приближается к нам источник колебания, тем короче делается длина его волны. И наоборот, чем быстрее источник колебаний удаляется, тем длина волны по сравнению с той длиной волны, которую воспринял бы наблюдатель, неподвижный по отношению к источнику, увеличивается.

То же самое происходит и со светом, когда источник света — небесное светило — движется по отношению к нам. Когда светило приближается к нам, длина волны всех линий в его спектре становится короче. А когда источник света удаляется, то длина волны тех же самых линий становится больше. В соответствии с этим в первом случае линии спектра сдвигаются в сторону фиолетового конца спектра (то есть в сторону коротких длин волн), а во втором случае они смещаются к красному концу спектра.

Точно так же путем изучения распределения яркости в спектре звезд мы узнали их температуру.

Звезды красного цвета — самые «холодные». Они нагреты до 3 тысяч градусов, что примерно равняется температуре в пламени электрической дуги.

Температура желтых звезд составляет 6 тысяч градусов. Такова же температура поверхности нашего Солнца, которое тоже относится к разряду желтых звезд. Температуру в 6 тысяч градусов наша техника пока не может искусственно создать на Земле.

Белые звезды еще более горячие. Температура их составляет от 10 до 20 тысяч градусов.

Наконец, самыми горячими среди известных нам звезд являются голубые звезды, раскаленные до 30, а в некоторых случаях даже до 100 тысяч градусов.

Классификация звезд по цвету и температуре

В недрах звезд температура должна быть значительно выше. Определить ее точно мы не можем, потому что свет из глубины звезд до нас не доходит: свет звезд, наблюдаемый нами, излучается их поверхностью. Можно говорить лишь о научных расчетах, о том, что температура внутри Солнца и звезд составляет примерно 20 миллионов градусов.

Несмотря на раскаленность звезд, нас достигает лишь ничтожная доля испускаемого ими тепла — так далеки от нас звезды. Больше всего тепла доходит к нам от яркой красной звезды Бетельгейзе в созвездии Ориона: меньше Одной десятой от миллиардной доли малой калории 1 на квадратный сантиметр за минуту.

Иными словами, собирая с помощью 2,5–метрового вогнутого зеркала это тепло, в течение года мы бы могли нагреть им наперсток воды всего лишь на два градуса!

Химический состав звезд

В списке всех звезд, которые относятся к первым четырем классам, преобладают линии гелия и водорода, однако постепенно, по мере снижения температуры можно обнаружить линии уже других элементов, которые даже могут указывать на существование соединений. Безусловно, соединения эти довольно просты. Это оксиды титана (класс М), циркония и радикалы. Наружный слой большинства звезд состоит, как правило, из водорода

Не редко встречаются звезды, которые в своем химическом составе имеют повышенное содержание определенного элемента. Ученым известны те звезды, которые в своем химическом составе имеют повышенное количество кремния (так называемые кремниевые звезды), железные звезды (звезды, с повышенным содержанием железа). Также существует множество звезд с повышенным содержанием марганца, углерода и т.д.

В космосе находится большое количество звезд, имеющих аномальный состав элементов. В некоторых молодых звездах, относящихся к типу красных гигантов, было найдено повышенное содержание различных тяжелых элементов.

Красный гигант

В одной из таких звезд было обнаружено содержание молибдена, которое было явно завышено и более того, доля молибдена на Солнце в 26 раз меньше, нежели у этой звезды.

По мере старения звезды содержание элементов уменьшается у тех звезд, которые имеют атомы большей массы, нежели масса атома гелия.

Также  вариации химического состава звезд зависят и от месторасположения звезд в Галактике. В старых звездах, которые находятся в сферической части галактики можно обнаружить мало атомов тяжелых элементов. Абсолютно противоположную ситуацию можно наблюдать в части, которая создает периферические своеобразные спиральные «рукава» галактики можно обнаружить достаточно большое количество звезд, в состав которых входит множество тяжелых элементов. Как правило, именно в таких частях и появляются новые звезды.

Исходя из этого, ученые пришли к выводу, что наличие тяжелых элементов приводит к своеобразной химической эволюции, которая характеризует начало жизни звезд.

Масса

Если масса звезды меньше 0,08 MQ (MQ – масса Солнца), температура в ее недрах не достигает уровня, необходимого для сгорания водорода. Так, например, небесный объект с массой 0,06 MQ нагревается при помощи сил гравитации до температуры всего лишь до 2,5 миллионов градусов, что недостаточно для превращения водорода в гелий. Такой газовый шар способен жить лишь за счет сил гравитации. Спектр его излучения – преимущественно инфракрасный. Когда сила гравитации перестанет сжимать звезду (становится полностью вырожденным веществом), она теряет источник энергии. Вследствие этого шар остывает и превращается в черного карлика.

Если масса  находится в пределах от 0,08 MQ до 4,0 MQ, то туманность превращается в легкую звезду. К группе легких звезд желтых карликов принадлежит и наше Солнце. Температура в недрах  может достигать нескольких сотен миллионов градусов. Это означает, что в них не происходят все термоядерные реакции.

Более тяжелые звезды  группы (от 1,4 MQ ДО 4,0 MQ) называются красным гигантом. В продолжении своей жизни и прежде всего в преклонном возрасте они избавляются от большей части своей плазмы, выбрасывая ее в межзвездное пространство. Результатом последнего выброса плазмы является планетарная туманность.
Красный гигант состоит из массивного вырожденного ядра земного диаметра и огромной редкой плазменной оболочки конвективной зоны.

Глобула или газо-пылевая туманность имеющая очерченные границы и высокую плотность, масса которой составляет 4,0 MQ-8,0 MQ, эволюционирует в массивную звезду, ядро которой нагревается до температуры свыше трех миллиардов градусов.

Белый Гном

Звёзды, подобные Солнцу, настолько малы по сравнению с красными гигантами и сверхгигантами, что астрономы называют их карликами. Чайная ложка материала от Солнца такая же тяжелая, как ложка сиропа. После того как Солнце взорвется и станет красным гигантом — примерно через пять миллиардов лет — оно потеряет свои внешние слои. Останется просто маленькое, очень горячее, мертвое ядро. Названная белым карликом, она может иметь размеры около 10 000 километров в поперечнике — возможно, даже меньше Земли — и быть чрезвычайно плотной. Чайная ложка материала белого карлика будет весить пять тонн.

Финальные стадии эволюции звезд

Достигнув фазы красного гиганта, нормальная звезда под влиянием гравитационных процессов становится белым карликом. Если масса звезды примерно равна массе нашего Солнца, все основные процессы в ней будут происходить спокойно, без импульсов и взрывных реакций. Белый карлик будет умирать долго, выгорая дотла.

В случаях, когда звезда изначально имела массу больше солнечной в 1,4 раза, белый карлик не будет финальной стадией. При большой массе внутри звезды начинаются процессы уплотнения звездного вещества на атомном, молекулярном уровне. Протоны превращаются в нейтроны, плотность звезды увеличивается, а ее размеры стремительно уменьшаются.

Нейтронная звезда

В том случае, если мы имели изначально дело со звездой большой массы, финальный этап эволюции принимает другие формы. Судьба массивной звезды – черная дыра — объект с неизученной природой и непредсказуемым поведением. Огромная масса звезды способствует увеличению гравитационных сил, приводящих в движение силы сжатия. Приостановить этот процесс не представляется возможным. Плотность материи растет до тех пор, пока не превращается в бесконечность, образуя сингулярное пространство (теория относительности Эйнштейна). Радиус такой звезды в конечном итоге станет равен нулю, став черной дырой в космическом пространстве. Черных дыр было бы значительно больше, если бы в космосе большую часть пространства занимали массивные и сверхмассивные звезды.

Черная дыра

Рождение сверхновой – самая впечатляющая финальная стадия эволюции звезд. Здесь действует естественный закон природы: прекращение существование одного тела дает начало новой жизни. Период такого цикла, как рождение сверхновой, в основном касается массивных звезд. Израсходовавшиеся запасы водорода приводят к тому, что в процесс термоядерного синтеза включается гелий и углерод. В результате этой реакции давление снова растет, а в центре звезды образуется ядро железа. Под воздействием сильнейших гравитационных сил центр массы смещается в центральную часть звезды. Ядро становится настолько тяжелым, что неспособно противостоять собственной гравитации. Как следствие, начинается стремительное расширение ядра, приводящее к мгновенному взрыву. Рождение сверхновой — это взрыв, ударная волна чудовищной силы, яркая вспышка в бескрайних просторах Вселенной.

Взрыв сверхновой

Следует отметить, что наше Солнце не является массивной звездой, поэтому подобная судьба ее не грозит, не стоит бояться такого финала и нашей планете. В большинстве случаев взрывы сверхновых происходят в далеких галактиках, с чем и связано их достаточно редкое обнаружение.

Сириус

Сириус

Первое место по яркости на ночном небе, лучше всего видна с Земли невооруженным взглядом – звезда Сириус. Относится к созвездию Большого пса. Светимость Сириуса сопоставима с 25 Солнцами, а масса около двух масс нашей звезды.

Если вы читали обо всех звездах описанных выше, то могли сделать вывод что Сириус это далеко не самая большая и яркая звезда во вселенной. Однако относительно близкое расстояние к Земле, примерно 8,6 световых лет, делает ее ярчайшей звездой для наблюдателя с нашей планеты.

Система Сириус состоит из двух звезд – Сириус А (класс – Главной последовательности, как и Солнце) и Сириус Б (класс – Белый карлик). Без мощных оптических приборов мы можем наблюдать лишь Сириус А.

Хоть Сириус и считается звездой Южного полушария, при этом его можно наблюдать на широтах современной Украины и даже в более северных регионах мира. Однако, в наших широтах наблюдать за этой звездой можно весной, зимой и осенью, оптимальное время зима, тогда как в летнее время года, Сириус восходит позже солнца и днем лучи нашей звезды затмевают его свечение.

Сириус считается самой яркой звездой наблюдаемой с Земли, однако в зависимости от месторасположения наблюдателя, погоды и времени суток, ярче остальных может светить и другая звезда, например любая из нашего списка. Хотите безошибочно определять Сириус на ночном небе? – Мы расскажем когда и куда нужно смотреть.

Как найти Сириус в небе

Как найти Сириус в небе

Летом найти на ночном небе Сириус не получится – он располагается вблизи Солнца и только днем, разве что во время полного солнечного затмения. Начиная с ноября месяца, за Сириусом можно наблюдать с полуночи и до рассвета. Лучшее время для наблюдений – зима, в январе можно наблюдать за самой яркой звездой с вечера до глубокой ночи.

Восходит Сириус на юго-востоке, заходит за горизонт на юго-западе. Основной ориентир при поиске – Пояс Ориона (группа звезд из созвездия Ориона). Пояс Ориона состоит из трех ярких бело-голубых звезд, которые расположены близко друг к другу и примерно на одинаковом расстоянии. Все 3 звезды образуют прямую линию. 

Когда созвездие Ориона находится в южной части неба, а Пояс Ориона находится под наклоном к линии горизонта, визуальная прямая от Пояса в сторону горизонта – точно указывает на яркую звезду, это и есть Сириус.

Прецессия или предварение равноденствий

Еще древние астрономы пытались описать созвездия и звезды на небе. В античном астрономическом писании дошедшем до нас очевидно древнегреческим астрономом Птолемеем в его звездном каталоге «Альмагест» около 150 г. до н.э.  Анализируя каталог можно определить когда было сделано описание небесных объектов. Существует такое явление, которое называется прецессией или предварением равноденствий.

Прецессия – изменение направления земной оси под влиянием притяжения Луны. В результате прецессии земная ось описывает конус. Северный и Южный полюсы на небосводе медленно перемещаются и  описывают большие круги раз в 26 тысяч лет. Анализируя древний каталог и нынешнее расположение созвездий и звезд на небе можно определить возраст античного описания звездного неба.

Самые известные звезды Северного полушария

Летнее небо

«Летний треугольник» образован созвездиями Лиры, Лебедя и Орла. Три главных звезды – Вега, Денеб и Альтаир – являются вершинами перевернутого равнобедренного треугольника. Лира – музыкальный инструмент, на котором играл сам Аполлон. Лебедь – Зевс, летящий в образе птицы на любовное свидание с Ледой, матерью Близнецов.

Вега, альфа Лиры – самая известная и самая изученная звезда северного неба. Расстояние между нею и Солнцем – 25,3 световые года. Она вторая по яркости после Арктура на летнем небе и третья на северном, после Сириуса.

Альтаир (по-арабски — парящий орел) — альфа Орла, по яркости на 12-м месте. Лететь до нее 16,8 световых лет.

Денеб, альфа Орла – самая крупная из известных науке, ее диаметр равен орбите Земли. Расстояние вычислено неточно, более 1000 световых лет. 20-я по яркости на небе.

Зимнее небо

Выделяется созвездие Орион, рядом Телец с группой Плеяды.

Охотник Орион воспылал страстью к 7-ми дочерям Атланта и преследовал их. Те обратились за помощью к Зевсу, чтобы избавиться от него. После долгих перипетий сестры были помещены на небо в виде звездного скопления Плеяды. Орион за свое упрямство также был превращен в созвездие и расположился сзади преследуемых им на Земле сестер.

Самые заметные объекты этой группы:

Альдебаран, альфа Тельца – ярчайшая, красного цвета, звезда Северного полушария в 65 световых годах от Земли.

Ригель, Бетельгейзе, Беллатрикс – самые яркие в Орионе.

Пояс Ориона состоит из звезд Альнилам, Минтака, Альнитак. Их конфигурация повторяется в расположении пирамид в Гизе.

Почему космос черный?

Изображение космоса, как его видит человеческий глаз

Несмотря на то, что в космосе находится множество звезд, испускающих свет, он остается черным. В 1823 году астроном Вильгельм Ольберс предположил, что если пространство вокруг безгранично, а объекты в нем статичны, человек должен видеть свет звезд в любой точке пространства. Однако его глаза распознают лишь мелкие точки на черном фоне. Получается, космос имеет границы. А в 1920-х годах Эдвин Хаббл доказал, что галактики движутся и постепенно отдаляются друг от друга. На основе его выводов появилась теория Большого Взрыва.

Она и объясняет, почему космос черного цвета. Галактики и звезды отдаляются друг от друга с такой скоростью, что свет от них не успевает доходить до точки, с которой ведется наблюдение. И когда человек смотрит на черную область в пространстве, то в ней также находятся звезды, просто он не может их разглядеть. Ведь свет от них не успевает дойти до него.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий