Цвета звезд и их классификация

Цвета звезд и их классификация

Какие цвета звезд бывают? На самом деле, они могут быть совершенно разными. Как правило, визуально на небесной сфере мы различаем белые и красные светила.

Хотя многие считают, что звёздные объекты белые, в действительности, это не так. Они бывают голубые, желтые, оранжевые и красные.
Сияние звезд на небе очень красивое и таинственное явление.

Разноцветные звезды

Центр нашей планетной системы – Солнце – имеет температуру поверхности, превосходящую 6000 по Кельвину. Из космоса оно и подобные ему светила выглядят ослепительно белыми, хотя с Земли кажутся, скорее, желтыми. Золотые звезды имеют средний возраст.

Из других известных нам светил белой звездой является и Сириус, хотя на глаз его цвет определить довольно сложно. Это происходит потому, что он занимает низкое положение над горизонтом, и по пути к нам его излучение сильно искажается за счет многократного преломления. В средних широтах Сириус, часто мерцая, способен всего за полсекунды продемонстрировать весь цветовой спектр!

Исходя из видимого цвета звезды были поделены на семь основных спектральных классов. Однако истинный спектр простирается далеко за пределы цветов, которые могут различать наши глаза. Например, нейтронные звезды испускают большую часть своего излучения в виде рентгеновских лучей.

Молодые «рентгеновские звезды» в области Тельца, региона активного звездообразования / © esa.int

Зеленые звезды кажутся нам белыми, в то время как фиолетовые звезды будут казаться нам голубыми. Да, друзья, человеческий глаз — очень плохой научный инструмент.

Материалы по теме

Соответственно, чем горячее предмет, тем ближе его цвет его свечения к голубому — а чем холоднее, тем ближе к темно-красному. Звезды не стали исключением: такой же принцип действует и на них. Влияние состава звезды на ее цвет очень незначительное — температура может скрывать отдельные элементы, ионизируя их.

Но именно анализ цветового спектра излучения звезды помогает выяснить ее состав. Атомы каждого вещества имеют свою уникальную пропускную способность. Световые волны одних цветов беспрепятственно проходят сквозь них, когда другие останавливаются — собственно, по блокированным диапазонам света ученые и определяют химические элементы.

Спектры излучения разных источников света

Какого цвета бывают звезды?

Звезды бывают самые разные: маленькие и большие, яркие и не очень, старые и молодые, горячие и «холодные», белые, голубые, желтые, красные и т. д.

Разобраться в классификации звезд позволяет диаграмма Герцшпрунга – Рассела.

Она показывает зависимость между абсолютной звездной величиной, светимостью, спектральным классом и температурой поверхности звезды. Звезды на этой диаграмме располагаются не случайно, а образуют хорошо различимые участки.

Диаграмма Герцшпрунга – Рассела

Большая часть звезд находится на так называемой главной последовательности. Существование главной последовательности связано с тем, что стадия горения водорода составляет

90% времени эволюции большинства звезд: выгорание водорода в центральных областях звезды приводит к образованию изотермического гелиевого ядра, переходу к стадии красного гиганта и уходу звезды с главной последовательности. Относительно краткая эволюция красных гигантов приводит, в зависимости от их массы, к образованию белых карликов, нейтронных звезд или черных дыр.

Находясь на различных стадиях своего эволюционного развития, звезды подразделяются на нормальные звезды, звезды карлики, звезды гиганты.

Нормальные звезды, это и есть звезды главной последовательности. К ним относится и наше Солнце. Иногда такие нормальные звезды, как Солнце, называют желтыми карликами.

Жёлтый карлик

Жёлтый карлик – тип небольших звёзд главной последовательности, имеющих массу от 0,8 до 1,2 массы Солнца и температуру поверхности 5000–6000 K.

Время жизни жёлтого карлика составляет в среднем 10 миллиардов лет.

После того, как сгорает весь запас водорода, звезда во много раз увеличивается в размере и превращается в красный гигант. Примером такого типа звёзд может служить Альдебаран.

Красный гигант выбрасывает внешние слои газа, образуя тем самым планетарные туманности, а ядро коллапсирует в маленький, плотный белый карлик.

Красный гигант

Красный гигант – это крупная звезда красноватого или оранжевого цвета. Образование таких звезд возможно как на стадии звездообразования, так и на поздних стадиях их существования.

На ранней стадии звезда излучает за счет гравитационной энергии, выделяющейся при сжатии, до того момента пока сжатие не будет остановлено начавшейся термоядерной реакцией.

На поздних стадиях эволюции звезд, после выгорания водорода в их недрах, звезды сходят с главной последовательности и перемещаются в область красных гигантов и сверхгигантов диаграммы Герцшпрунга – Рассела: этот этап длится примерно 10% от времени «активной» жизни звезд, то есть этапов их эволюции, в ходе которых в звездных недрах идут реакции нуклеосинтеза.

Звезда гигант имеет сравнительно низкую температуру поверхности, около 5000 градусов. Огромный радиус, достигающий 800 солнечных и за счет таких больших размеров огромную светимость. Максимум излучения приходится на красную и инфракрасную область спектра, потому их и называют красными гигантами.

Крупнейшие из гигантов превращаются в красных супергигантов. Звезда под названием Бетельгейзе из созвездия Орион – самый яркий пример красного супергиганта.

Звезды карлики являются противоположностью гигантов и могут быть следующие.

Белый карлик

Белый карлик – это то, что остаётся от обычной звезды с массой, не превышающей 1,4 солнечной массы, после того, как она проходит стадию красного гиганта.

Из-за отсутствия водорода термоядерная реакция в ядре таких звезд не происходит.

Белые карлики – очень плотные. По размеру они не больше Земли, но массу их можно сравнить с массой Солнца.

Это невероятно горячие звёзды, их температура достигает 100 000 градусов и более. Они сияют за счёт своей оставшейся энергии, но со временем она заканчивается, и ядро остывает, превращаясь в чёрного карлика.

Красный карлик

Красные карлики – самые распространённые объекты звёздного типа во Вселенной. Оценка их численности варьируется в диапазоне от 70 до 90% от числа всех звёзд в галактике. Они довольно сильно отличаются от других звезд.

Масса красных карликов не превышает трети солнечной массы (нижний предел массы — 0,08 солнечной, далее идут коричневые карлики), температура поверхности достигает 3500 К. Красные карлики имеют спектральный класс M или поздний K. Звезды этого типа испускают очень мало света, иногда в 10 000 раз меньше Солнца.

Учитывая их низкое излучение, ни один из красных карликов не виден с Земли невооружённым глазом. Даже ближайший к Солнцу красный карлик Проксима Центавра (самая близкая к Солнцу звезда в тройной системе) и ближайший одиночный красный карлик, звезда Барнарда, имеют видимую звёздную величину 11,09 и 9,53 соответственно. При этом невооружённым взглядом можно наблюдать звезду со звёздной величиной до 7,72.

Из-за низкой скорости сгорания водорода красные карлики имеют очень большую продолжительность жизни – от десятков миллиардов до десятков триллионов лет (красный карлик с массой в 0,1 массы Солнца будет гореть 10 триллионов лет).

В красных карликах невозможны термоядерные реакции с участием гелия, поэтому они не могут превратиться в красные гиганты. Со временем они постепенно сжимаются и всё больше нагреваются, пока не израсходуют весь запас водородного топлива.

Постепенно, согласно теоретическим представлениям, они превращаются в голубые карлики – гипотетический класс звёзд, пока ни один из красных карликов ещё не успел превратиться в голубого карлика, а затем – в белые карлики с гелиевым ядром.

Коричневый карлик

Коричневый карлик – субзвездные объекты (с массами в диапазоне примерно от 0,01 до 0,08 массы Солнца, или, соответственно, от 12,57 до 80,35 массы Юпитера и диаметром примерно равным диаметру Юпитера), в недрах которых, в отличие от звезд главной последовательности, не происходит реакции термоядерного синтеза c превращением водорода в гелий.

Минимальная температура звёзд главной последовательности составляет порядка 4000 К, температура коричневых карликов лежит в промежутке от 300 до 3000 К. Коричневые карлики на протяжении своей жизни постоянно остывают, при этом чем крупнее карлик, тем медленнее он остывает.

Субкоричневые карлики

Субкоричневые карлики или коричневые субкарлики – холодные формирования, по массе лежащие ниже предела коричневых карликов. Масса их меньше примерно одной сотой массы Солнца или, соответственно, 12,57 массы Юпитера, нижний предел не определён. Их в большей мере принято считать планетами, хотя к окончательному заключению о том, что считать планетой, а что – субкоричневым карликом научное сообщество пока не пришло.

Черный карлик

Черные карлики – остывшие и вследствие этого не излучающие в видимом диапазоне белые карлики. Представляет собой конечную стадию эволюции белых карликов. Массы черных карликов, подобно массам белых карликов, ограничиваются сверху 1,4 массами Солнца.

Двойная звезда

Двойная звезда – это две гравитационно связанные звезды, обращающиеся вокруг общего центра масс.

Иногда встречаются системы из трех и более звезд, в таком общем случае система называется кратной звездой.

В тех случаях, когда такая звездная система не слишком далеко удалена от Земли, в телескоп удается различить отдельные звезды. Если же расстояние значительное, то понять, что перед астрономами двойная звезда удается только по косвенным признакам – колебаниям блеска, вызываемым периодическими затмениями одной звезды другою и некоторым другим.

Новая звезда

Звезды, светимость которых внезапно увеличивается в 10 000 раз. Новая звезда представляет собой двойную систему, состоящую из белого карлика и звезды-компаньона, находящейся на главной последовательности. В таких системах газ со звезды постепенно перетекает на белый карлик и периодически там взрывается, вызывая вспышку светимости.

Сверхновая звезда

Сверхновая звезда – это звезда, заканчивающая свою эволюцию в катастрофическом взрывном процессе. Вспышка при этом может быть на несколько порядков больше чем в случае новой звезды. Столь мощный взрыв есть следствие процессов, протекающих в звезде на последний стадии эволюции.

Нейтронная звезда

Нейтронные звезды (НЗ) – это звездные образования с массами порядка 1,5 солнечных и размерами, заметно меньшими белых карликов, типичный радиус нейтронной звезды составляет, предположительно, порядка 10—20 километров.

Они состоят в основном из нейтральных субатомных частиц – нейтронов, плотно сжатых гравитационными силами. Плотность таких звезд чрезвычайно высока, она соизмерима, а по некоторым оценкам, может в несколько раз превышать среднюю плотность атомного ядра. Один кубический сантиметр вещества НЗ будет весить сотни миллионов тонн. Сила тяжести на поверхности нейтронной звезды примерно в 100 млрд раз выше, чем на Земле.

В нашей Галактике, по оценкам ученых, могут существовать от 100 млн до 1 млрд нейтронных звёзд, то есть где-то по одной на тысячу обычных звёзд.

Пульсары

Пульсары – космические источники электромагнитных излучений, приходящих на Землю в виде периодических всплесков (импульсов).

Согласно доминирующей астрофизической модели, пульсары представляют собой вращающиеся нейтронные звёзды с магнитным полем, которое наклонено к оси вращения. Когда Земля попадает в конус, образуемый этим излучением, то можно зафиксировать импульс излучения, повторяющийся через промежутки времени, равные периоду обращения звезды. Некоторые нейтронные звёзды совершают до 600 оборотов в секунду.

Цефеиды

Цефеиды – класс пульсирующих переменных звёзд с довольно точной зависимостью период-светимость, названный в честь звезды Дельта Цефея. Одной из наиболее известных цефеид является Полярная звезда.

Приведенный перечень основных видов (типов) звезд с их краткой характеристикой, разумеется, не исчерпывает всего возможного многообразия звезд во Вселенной.

ЕЩЁ МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ:

• Пред
• След

1″ :pagination=”pagination” :callback=”loadData” :options=”paginationOptions”>

Какими бывают звёзды?

Сколько раз вам приходилось говорить детям, что звезда – это огромный раскалённый газовый шар? А всегда ли это так? Взяв в качестве «точки отсчёта» наше Солнце (почти 6 тысяч градусов, 1 миллион 400 тысяч километров в диаметре), начнём «расследование».

Могут ли звёзды быть холоднее, чем Солнце? Могут ли они быть не такими раскалёнными? Оказывается, могут. Температура поверхности звёзд спектрального класса M9 (например, звезда LHS 2924 из созвездия Волопаса) составляет около 2300 градусов. Да, это «очень горячо» с точки зрения человека, но вот с точки зрения космоса, вообще говоря, такие звёзды можно назвать вполне себе «холодными». При такой температуре даже не плавятся некоторые металлы – например, молибден или вольфрам. А, например, вещество под сложным названием «карбонитрид гафния» обладает температурой плавления, равной примерно 4200 градусов!

Писатели-фантасты даже придумывают сделанные из таких вот сплавов и металлов космические корабли (даже с космонавтами!), способные летать возле поверхности «холодных» звёзд. Только представьте себе – звёздная атмосфера, океан бушующего пламени, а посреди неторопливо плывёт себе исследовательский звездолёт. Круто, правда? А ещё существует особый класс звёзд – «чёрные карлики». Таких звёзд мы пока не обнаружили ни одной, но теоретически они существовать вполне могут. Это мёртвые звёзды – давным-давно в них закончилось термоядерное горючее и они успели полностью остыть, как кострище от вчерашнего костра. На поверхности таких звёзд должен царить лютый холод – порядка минус 200 градусов и даже ниже.

А могут ли звёзды быть горячее Солнца? О, сколько угодно. Рекордными температурами славятся звёзды класса WR (Вольфа-Райе). Температура на поверхности такой звезды может достигать 200 тысяч градусов, в 35 раз выше, чем на Солнце! К такой звезде, сами понимаете, даже на самом фантастическом корабле из известных нам материалов даже на пару десятков миллионов километров подлететь не получится – любое вещество превратится в пар.

Существуют ли звёзды размера меньшего, чем солнечный? Сколько угодно. Кстати говоря, в нашей Галактике и вообще во вселенной большинство звёзд (порядка 70%) – это небольшие и относительно холодные звёзды, «красные карлики». Звёзды, принадлежащие к классу «белых карликов», ещё меньше – такая звезда может быть размером даже меньше Земли, с нашу Луну! А нейтронные звёзды (пульсары) могут быть вообще крохотными – порядка 20 километров! «Всего-то» с крупный город на Земле.

А могут звёзды быть, скажем, не шарообразными? Могут. Иногда звёзды очень быстро вращаются, и вытягиваются в «дыньку» – скажем, как наша соседка, звезда Вега из созвездия Лиры. А в составе двойных систем звёзды могут принимать даже грушевидную форму!

В общем, в нашей наблюдаемой Вселенной существует невообразимое количество самых разных звёзд, и какими только они не бывают. И всё-таки – какими они НЕ бывают? Какими они НЕ могут быть? Так вот, звёзды в нашей Вселенной НЕ могут быть. зелёными! Ни-ког-да.

Цвет звезды определяется её температурой. Звёзды могут быть голубыми (спектральный класс О), белыми (класс А), жёлтыми (класс G, как у нашего Солнца), оранжевыми (класс К) и красными (класс М). По идее, во Вселенной должны существовать даже чёрные звёзды – те самые «чёрные карлики», о которых мы уже упоминали. А вот зелёных звёзд ни в одной галактике астрономы не обнаружили, и вряд ли когда-нибудь обнаружат. Но почему?

Давайте вспомним, из чего состоит свет нашего с вами Солнца – ближайшей к нам звезды. Для того, чтобы «разложить» солнечный свет на части, потребуется всего-навсего стеклянная призма. Направим на неё белый солнечный луч – и получим, как говорят физики, спектр, то есть яркую радугу: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый цвета.

А можем ли мы разложить с помощью призмы на составные части свет какой-нибудь другой звезды? Несомненно – кто мешает нам такое провернуть? Астрофизики занимаются этим каждый день, а прибор, который позволяет наблюдать спектры звёзд, называется спектроскопом или спектрографом. Спектры разных звёзд отличаются друг от друга, почти как отпечатки пальцев у разных людей. Спектр Солнца невозможно спутать со спектром Сириуса, а спектр Сириуса – со спектром Гранатовой Звезды. Но всё равно в каждом спектре будут всё те же семь цветов: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый.

«Почему же тогда у звёзд разный цвет?» – спросите вы. «Почему Солнце жёлтое, Сириус – голубой, а Гранатовая Звезда – красная?». Потому в спектрах звёзд цвета распределены неравномерно. Образно говоря, их «разное количество». Если в спектре звезды синих лучей будет больше чем всех остальных, то и звезду мы будем видеть ярко-голубой, как Сириус или Вегу. Если в спектре звезды будет больше красных и оранжевых лучей, то и звезда будет красной, как Антарес, Бетельгейзе или Гранатовая. Ну, почти как партии в парламенте – «кого больше, тот и победил».

«Но в радуге есть лучи зелёного цвета!» – скажете вы. «Тогда если в спектре звезды будет больше всего зелёных лучей, она будет зелёной!». Именно так, совершенно правильно. Но.

Но дело в том, что на вопрос «лучей какого цвета в спектре звезды будет больше всего?» в нашей Вселенной всегда есть точный ответ. Эту задачу больше 100 лет назад решил выдающийся немецкий физик-теоретик Макс Планк. Формулу Планка мы здесь писать не будем – она довольно сложная, её 99% взрослых людей не поймут, чего уж там говорить о школьниках. Однако знайте: формула Планка строго, точно и однозначно связывает, с одной стороны, температуру звезды, а с другой – насколько яркими будут лучи того или иного цвета в спектре этой звезды. Это как раз наука строгая, как дважды два четыре и даже строже.

Если выбрать по формуле Планка такую температуру, при которой звезда будет излучать больше всего зелёных лучей, то выяснится, что в этом случае звезда будет излучать почти столько же красных и синих. А смешивая вместе синие, красные и зелёные лучи, мы получим белый цвет! Подставляя в формулу Планка разные значения температуры, можно понять, что звезда может быть чёрной, красной, оранжевой, жёлтой, белой или голубой. Но вот зелёной не может быть НИКОГДА. И «циркониевая зелёная звезда S-класса, размером немного более нашего Солнца», так красиво описанная в романе Ивана Ефремова «Туманность Андромеды», к сожалению, чистая фантазия автора:

На экране возникло другое светило — яркая зелёная звезда класса S. Она вырастала, светя всё ярче, пока звездолёт чужого мира приближался к ней. На экране появилась поверхность новой планеты. Перед зрителями внезапно выросла страна высоких гор, окутанных во все мыслимые оттенки зелёного света. Чёрно-зелёные тени глубоких ущелий и крутых склонов, голубовато-зелёные и лиловато-зелёные освещённые скалы и долины, аквамариновые снега на вершинах и плоскогорьях, жёлто-зелёные, выжженные горячим светилом участки. Малахитовые речки бежали вниз, к невидимым озёрам и морям, скрывавшимся за хребтами.

На самом деле звёзды типа S, так называемые «циркониевые звёзды», в нашей Вселенной действительно существуют – например, S Большой Медведицы или R Андромеды. Однако, как выяснили астрофизики, цвет таких звёзд либо оранжевый, либо красный. И принадлежат все эти звёзды к классу гигантов – они в десятки раз больше нашего Солнца. Иван Ефремов – прекрасный писатель, и в своих книгах всегда опирается на достижения науки. Но в данном случае наука 60-х годов прошлого века немного ошиблась. А жаль, не правда ли?