Білі зірки: назви, опис, характеристики

Якщо уважно придивитися до нічного неба, легко помітити, що зірки, які дивляться на нас, розрізняються за кольором. Голубуваті, білі, червоні, вони світять рівно або мерехтять, подібно ялинкової гірлянди. У телескоп відмінності в кольорі стають більш очевидними. Причина, що призвела до такої різноманітності, криється в температурі фотосфери. І, всупереч логічного припущенням, найгарячішими є не червоні, а блакитні, біло-блакитні і білі зірки. Але про все по порядку.

Спектральна класифікація

Зірки - величезні розпечені кулі, що складаються з газу. Те, якими ми бачимо їх з Землі, залежить від безлічі параметрів. Наприклад, зірки в дійсності не мерехтять. Переконатися в цьому дуже легко: достатньо згадати Сонце. Ефект мерехтіння виникає через те, що світло, що йде від космічних тіл до нас, долає міжзоряне середовище, повну пилу і газу. Інша справа - колір. Він є наслідком нагріву оболонок (особливо фотосфери) до певних температур. Істинний колір може відрізнятися від видимого, але різниця, як правило, невелика.

Сьогодні у всьому світі використовується гарвардська спектральна класифікація зірок. Вона є температурної і грунтується на вигляді і відносної інтенсивності ліній спектра. Кожному класу відповідають зірки певного кольору. Розроблено класифікацію була в обсерваторії Гарварда в 1890-1924 рр.

Один Бритий Англієць Фініки Жував Як Морква

Основних спектральних класів сім: OBAFGKM. Ця послідовність відображає поступове зниження температури (від Про до М). Для її запам'ятовування існують спеціальні мнемонічні формули. Російською мовою одна з них звучить так: «Один Бритий Англієць Фініки Жував Як Морква». До цих класів додаються ще два. Літерами C і S позначаються холодні світила з смугами окислів металу в спектрі. Розглянемо зіркові класи докладніше:

• Клас Про характеризується найвищою температурою поверхні (від 30 до 60 000 кельвінів). Зірки такого типу перевищують Сонце за масою в 60, а по радіусу - в 15 разів. Їх видимий колір - блакитний. За світності вони випереджають нашу зірку більш ніж у мільйон разів. Блакитна зірка HD93129A, що відноситься до цього класу, характеризується одним з найбільших показників світності серед відомих космічних тіл. За цим показником вона випереджає Сонце в 5000000 разів. Блакитна зірка розташовується на відстані в 7500 світлових років від нас.
• Клас В володіє температурою в 10-30 тисяч кельвінів, масою, в 18 разів перевищує аналогічний параметр Сонця. Це біло-блакитні і білі зірки. Їх радіус більше, ніж у Сонця, в 7 разів.
• Клас А характеризується температурою в 75-10 тисяч кельвінів, радіусом і масою, що перевищують в 2,1 і 3,1 разів відповідно аналогічні параметри Сонця. Це білі зірки.
• Клас F: температура 6000-7500 К. Маса більше сонячної в 1,7 разів, радіус - в 1,3. Із Землі такі зірки виглядають також білими, їх справжній колір - жовтувато-білий.
• Клас G: температура 5-6 тисяч кельвінів. До цього класу відноситься Сонце. Відомий і справжній колір таких зірок - жовтий.
• Клас К: температура 3500-5000 К. Радіус і маса менше сонячних, складають 0,9 і 0,8 від відповідних параметрів світила. Видимий із Землі колір цих зірок - жовтувато-оранжевий.
• Клас М: температура 2-3,5 тисячі кельвінів. Маса і радіус - 0,3 і 0,4 від аналогічних параметрів Сонця. З поверхні нашої планети вони виглядають червоно-помаранчевими. До класу М належать Бета Андромеди і Альфа Лисички. Яскрава червона зірка, знайома багатьом, - це Бетельгейзе (альфа Оріона). Найкраще шукати її на небі взимку. Червона зірка розташована вище і трохи лівіше пояса Оріона.

Кожен клас ділиться на підкласи від 0 до 9, тобто від найгарячіших до найхолодніших. Номери зірок позначають приналежність до певного спектральному типом і ступінь нагрівання фотосфери в порівнянні з іншими світилами в групі. Наприклад, Сонце відноситься до класу G2.

Візуальні білі

Таким чином, класи зірок з B по F із Землі можуть виглядати білими. І тільки об'єкти, які стосуються А-типу, мають таку забарвлення насправді. Так, зірка Саїф (сузір'я Оріон) і Алголь (бета Персея) спостерігачеві, неозброєній телескопом, здадуться білими. Вони відносяться до спектрального класу B. Їх справжній колір - біло-блакитний. Також білими здаються Міфрак і Проціон, найяскравіші зірки в небесних малюнках Персей і Малий Пес. Проте їх справжній колір ближче до жовтого (клас F).

Чому зірки білі для земного спостерігача? Колір спотворюється через величезну відстані, що відділяє нашу планету від подібних об'єктів, а також об'ємних хмар пилу і газу, нерідко зустрічаються в космосі.

Клас А

Білі зірки характеризуються не настільки високою температурою, як представники класу О і В. Їх фотосфера нагрівається до 75-10 тисяч кельвінів. Зірки спектрального класу А значно крупніше Сонця. Їх світність також більше - приблизно в 80 разів.

У спектрах А-зірок сильно виражені лінії водню серії Бальмера. Лінії інших елементів помітно слабкіше, однак вони стають більш суттєвими у міру просування від підкласу А0 до А9. Для гігантів і надгігантів, що відносяться до спектрального класу А, характерні трохи менш виражені лінії водню, ніж для зірок головної послідовності. У разі цих світил більш помітними стають лінії важких металів.

До спектрального класу А відноситься чимало пекулярних зірок. Таким терміном позначають світила, що володіють помітними особливостями в спектрі і фізичних параметрах, що ускладнює їх класифікацію. Наприклад, досить рідкісні зірки типу лямбда Волопаса характеризуються недоліком важких металів і дуже повільним обертанням. У число пекулярних світил входять і білі карлики.

Класу А належать такі яскраві об'єкти нічного неба, як Сіріус, Менкалінан, Алиот, Кастор та інші. Познайомимося з ними ближче.

Альфа Великого Пса

Сіріус - найяскравіша, хоча і не найближча, зірка на небі. Відстань до нього - 8,6 світлових роки. Для земного спостерігача він здається таким яскравим тому, що має значні розміри і все-таки видалений не так значно, як багато інших великі й яскраві об'єкти. Найближча зірка до Сонця - це альфа Центавра. Сіріус в цьому списку розташовується на п'ятому місці.

Належить він до сузір'я Великого Пса і являє собою систему з двох компонентів. Сіріус А і Сіріус В розділені відстанню в 20 астрономічних одиниць і обертаються з періодом трохи менше 50 років. Перший компонент системи - зірка головної послідовності, належить спектрального класу А1. Його маса в два рази перевищує сонячну, а радіус - в 1,7 разів. Саме його можна спостерігати неозброєним оком із Землі.

Другий компонент системи - білий карлик. Зірка Сіріус В практично дорівнює нашого світила по масі, що нетипово для таких об'єктів. Зазвичай білі карлики характеризуються масою в 0,6-0,7 сонячних. При цьому розміри Сіріуса В наближені до земних. Передбачається, що стадія білого карлика почалася для цієї зірки приблизно 120 мільйонів років тому. Коли Сіріус В розташовувався на головній послідовності, він, ймовірно, являв собою світило з масою в 5 сонячних і ставився до спектрального класу В.

Сіріус А, за підрахунками вчених, перейде на наступну стадію еволюції приблизно через 660 млн років. Тоді він перетвориться на червоного гіганта, а ще трохи пізніше - на білого карлика, як і його компаньйон.

Альфа Орла

Як і Сіріус, багато білі зірки, назви яких наведено нижче, через яскравості і частого згадки на сторінках науково-фантастичної літератури добре знайомі не тільки людям, що захоплюються астрономією. Альтаїр - одне з таких світил. Альфа Орла зустрічається, наприклад, у Урсули ле Гуїн і Стівіна Кінга. На нічному небі ця зірка хороша помітна через яскравості і відносно близького розташування. Відстань, що розділяє Сонце і Альтаїр, становить 16,8 світлових років. Із зірок спектрального класу А ближче до нас тільки Сіріус.

Альтаїр по масі перевищує Сонце в 1,8 разів. Його характерною особливістю є дуже швидке обертання. Один оборот навколо осі зірка робить менше ніж за 9:00. Швидкість обертання в районі екватора - 286 км / с. Як результат «шустрий» Альтаїр сплюснут з полюсів. Крім того, через еліптичності форми від полюсів до екватора знижується температура і яскравість зірки. Цей ефект названий «гравітаційним потемнінням».

Ще одна особливість Альтаїра в тому, що його блиск з часом змінюється. Він відноситься до змінних типу дельти Щита.

Альфа Ліри

Вега - сама вивчена зірка після Сонця. Альфа Ліри - перша зірка, у якої визначили спектр. Вона ж стала другим після Сонця світилом, відображеним на фотографії. Вега увійшла і в число перших зірок, до яких учені виміряли відстань методом парлакса. Тривалий період яскравість світила приймалася за 0 при визначенні зоряних величин інших об'єктів.

Добре знайома альфа Ліри і астроному-любителю, і простому спостерігачеві. Вона є п'ятою за яскравості серед зірок, входить до астеризм Літній трикутник разом з Альтаиром і Денеб.

Відстань від Сонця до Веги - 25,3 світлових роки. Її екваторіальний радіус і маса більше аналогічних параметрів нашого світила в 2,78 і 2,3 разів відповідно. Форма зірки далека від ідеальної кулі. Діаметр в районі екватора помітно більше, ніж біля полюсів. Причина - величезна швидкість обертання. На екваторі вона досягає 274 км / с (для Сонця цей параметр дорівнює трохи більше двох кілометрів в секунду).

Одна з особливостей Веги - навколишній її пиловий диск. Імовірно, що він виник в результаті великого числа зіткнень комет і метеоритів. Пиловий диск обертається навколо зірки і розігрівається під дією її випромінювання. В результаті зростає інтенсивність інфрачервоного випромінювання Веги. Не так давно в диску були виявлені несиметричності. Ймовірне їх пояснення - наявність у зірки принаймні однієї планети.

Альфа Близнюків

Другий за яскравістю об'єкт в сузір'ї Близнюків - це Кастор. Він так само, як і попередні світила, відноситься до спектрального класу А. Кастор - одна з найяскравіших зірок нічного неба. У відповідному списку він розташовується на 23 місці.

Кастор являє собою кратну систему, що складається з шести компонентів. Два основні елемента (Кастор А і Кастор В) обертаються навколо загального центру мас з періодом 350 років. Кожна з двох зірок є спектральної-подвійний. Компоненти Кастора А і Кастора У менш яскраві і відносяться імовірно до спектрального класу М.

Кастор С не відразу був пов'язаний з системою. Спочатку він позначався як самостійна зірка YY Близнюків. У процесі досліджень цієї області неба стало відомо, що це світило фізично пов'язане із системою Кастора. Зірка обертається навколо загального для всіх компонентів центру мас з періодом в декілька десятків тисяч років і також є спектральної-подвійний.

Бета Візничого

Небесний малюнок Візничого включає приблизно 150 «точок», багато з них - це білі зірки. Назви світил мало що скажуть людині, далекій від астрономії, але це не применшує їхнього значення для науки. Найяскравішим об'єктом небесного малюнка, належать до спектрального класу А, є Менкалінан або бета Візничого. Ім'я зірки в перекладі з арабської означає «плече володаря поводів».

Менкалінан - потрійна система. Два її компонента - субгіганти спектрального класу А. Яскравість кожного з них перевищує аналогічний параметр Сонця в 48 разів. Вони розділені відстанню в 0,08 астрономічні одиниці. Третій компонент - це червоний карлик, віддалений від пари на 330 а. е.

Епсілон Великої Ведмедиці

Найяскравіша «точка» у, мабуть, найбільш відомому сузір'ї північного неба (Велика Ведмедиця) - це Алиот, також відноситься до класу А. Видима величина - 1,76. У списку найяскравіших світил зірка займає 33 місце. Алиот входить в астеризм Великий ківш і розташовується ближче інших світил до чаші.

Спектр Алиота характеризується незвичайними лініями, що хитаються з періодом в 5,1 дня. Передбачається, що особливості пов'язані з впливом магнітного поля зірки. Коливання спектра, за останніми даними, можуть виникати через близьке розташування космічного тіла з масою в майже 15 мас Юпітера. Чи це так, поки загадка. Її, як і інші таємниці зірок, астрономи намагаються зрозуміти кожен день.

Білі карлики

Розповідь про білих зірках буде неповним, якщо не згадати про ту стадії еволюції світил, яка позначається як «білий карлик». Назву свою такі об'єкти отримали через те, що перші виявлені з них належали спектрального класу А. Це був Сіріус В і 40 Ерідана В. На сьогоднішній день білими карликами називають один з варіантів фінальної стадії життя зірки.

Зупинимося детальніше на життєвому циклі світил.

Зоряна еволюція

За одну ніч зірки не народжуються: кожна з них проходить кілька стадій. Спочатку хмара газу і пилу починає стискатися під дією власних сил тяжіння. Повільно воно набуває форму кулі, при цьому енергія гравітації перетворюється в тепло - зростає температура об'єкта. У той момент, коли вона досягає величини в 20000000 Кельвінів, починається реакція ядерного синтезу. Ця стадія і вважається початком життя повноцінної зірки.

Велику частину часу світила проводять на головній послідовності. У їхніх надрах постійно йдуть реакції водневого циклу. Температура зірок при цьому може розрізнятися. Коли в ядрі закінчується весь водень, починається нова стадія еволюції. Тепер паливом стає гелій. При цьому зірка починає розширюватися. Її світність збільшується, а температура поверхні, навпаки, падає. Зірка сходить з головної послідовності і стає червоним гігантом.

Маса гелиевого ядра поступово збільшується, і воно починає стискатися під власною вагою. Стадія червоного гіганта закінчується набагато швидше, ніж попередня. Шлях, яким піде подальша еволюція, залежить від початкової маси об'єкта. Маломасивні зірки на стадії червоного гіганта починають роздуватися. В результаті цього процесу об'єкт скидає оболонки. Утворюється планетарна туманність і оголене ядро зірки. У такому ядрі завершилися всі реакції синтезу. Воно називається гелієвим білим карликом. Більш масивні червоні гіганти (до певної межі) еволюціонують у вуглецевих білих карликів. У їх ядрах присутні більш важкі елементи, ніж гелій.

Характеристики

Білі карлики - тіла, за масою, як правило, дуже близькі до Сонця. При цьому їх розмір відповідає земному. Колосальна щільність цих космічних тіл і відбуваються в їхніх надрах процеси нез'ясовні з погляду класичної фізики. Таємниці зірок допомогла розкрити квантова механіка.

Речовина білих карликів являє собою електронно-ядерну плазму. Сконструювати його навіть в умовах лабораторії практично неможливо. Тому багато характеристики таких об'єктів залишаються незрозумілими.

Навіть якщо вивчати всю ніч зірки, виявити хоча б один білий карлик без спеціальної апаратури не вийде. Їх світність значно менше сонячної. За підрахунками вчених, білі карлики складають приблизно від 3 до 10% всіх об'єктів Галактики. Однак на сьогоднішній день знайдені лише ті з них, які розташовані не далі, ніж на відстані 200-300 парсек від Землі.

Білі карлики продовжують еволюціонувати. Відразу після утворення вони мають високу температуру поверхні, але швидко остигають. Через кілька десятків мільярдів років після утворення, відповідно до теорії, білий карлик перетворюється на чорного карлика - не випромінює видиме світло тіло.

Біла, червона або синя зірка для спостерігача відрізняються насамперед кольором. Астроном дивиться глибше. Колір для нього відразу багато розповідає про температуру, розмірах і масі об'єкта. Блакитна або світла синя зірка - гігантський розпечений куля, за всіма параметрами сильно випереджаюче Сонце. Білі світила, приклади яких описані в статті, дещо менше. Номери зірок в різних каталогах також багато повідомляють професіоналам, але далеко не все. Велика кількість відомостей про життя далеких космічних об'єктів або ще не отримали пояснення, або залишаються навіть не виявленими.