Masyvi reiškia didelę, mažiau masyvi - mažą, tiesa? Žvaigždžių ir jų dydžių atžvilgiu nėra taip paprasta. Jei palygintume Žemės planetą su Saule, paaiškėja, kad 109 mūsų planetas galima pastatyti viena ant kitos, kad tik būtų galima nutiesti kelią iš vieno žvaigždės galo į kitą. Tačiau yra mažesnių už Žemę žvaigždžių ir daug, daug didesnių nei Žemės orbita aplink Saulę. Kaip tai įmanoma? Kas lemia žvaigždės dydį? Kodėl „saulutės“tokios skirtingos?
Klausimas nėra lengvas, nes beveik nematome žvaigždės dydžio.
Gilus teleskopinis žvaigždžių vaizdas naktiniame danguje aiškiai rodo įvairaus dydžio ir ryškumo žvaigždes, tačiau visos žvaigždės rodomos taškeliais. Dydžio skirtumas yra optinė iliuzija, susijusi su stebėjimo kamerų prisotinimu
Netgi teleskope dauguma žvaigždžių atrodo kaip paprasti šviesos taškai dėl mums gigantiškų atstumų. Jų spalvų ir ryškumo skirtumus lengva pastebėti, tačiau dydis yra visiškai priešingas. Tam tikro dydžio objektas tam tikru atstumu turės vadinamąjį kampinį skersmenį: tariamą dydį, kurį daiktas užima danguje. Arčiausiai Saulės esančios žvaigždės „Alfa Centauri A“yra tik 4,3 šviesmečiai ir spinduliu 22% didesnė už Saulę.
Dvi į saulę panašios žvaigždės, „Alpha Centauri A“ir „B“, yra nutolusios vos už 4,37 šviesmečio nuo mūsų ir skrieja viena nuo kitos atstumu tarp Saturno ir Neptūno. Net šiame Hablo vaizde jie pasirodo kaip tiesiog persotinti taškiniai šaltiniai; jokio disko nematyti
Nepaisant to, mums atrodo, kad jo kampinis skersmuo yra tik 0,007 colio arba lanko sekundės. 60 sekundžių lanko susideda iš vienos lanko minutės; 60 minučių lanko yra 1 laipsnis, o 360 laipsnių - visas apskritimas. Net toks teleskopas, kaip Hablas, gali matyti tik 0,05 ; Visatoje yra labai nedaug žvaigždžių, kurias teleskopas iš tikrųjų gali „pamatyti“tinkama raiška. Paprastai tai yra milžiniškos žvaigždės netoliese, tokios kaip Betelgeuse ar R Doradus - didžiausios žvaigždės visame danguje pagal kampinį skersmenį.
Radijo vaizdas iš labai labai didelės žvaigždės „Betelgeuse“. Viena iš nedaugelio žvaigždžių, kurią matome daugiau nei taškinį šaltinį iš Žemės
Laimei, yra netiesioginių matavimų, leidžiančių apskaičiuoti fizinį žvaigždės dydį, ir jie nepaprastai tikisi. Jei turite sferinį objektą, kuris tampa toks karštas, kad skleidžia spinduliuotę, bendrą žvaigždės spinduliuojamą spinduliuotės kiekį lemia du parametrai: objekto temperatūra ir jo fizinis dydis. To priežastis yra ta, kad vienintelė vieta, skleidžianti šviesą Visatoje, yra žvaigždės paviršius, o rutulio paviršiaus plotas visada apskaičiuojamas pagal tą pačią formulę: 4πr2, kur r yra sferos spindulys. Jei galite išmatuoti atstumą iki šios žvaigždės, jos temperatūrą ir ryškumą, žinote jos spindulį, taigi ir dydį, vien todėl, kad tai yra fizikos dėsniai.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Artimas raudono milžino „UY Scuti“kadras, apdorotas Rutherfordo observatorijos teleskopu. Ši ryški žvaigždė gali būti tik taškas daugumai teleskopų, tačiau iš tikrųjų tai didžiausia žmonijai žinoma žvaigždė.
Atlikdami stebėjimus matome, kad vienos žvaigždės yra tik kelių dešimčių kilometrų dydžio, o kitos - 1500 kartų didesnės už Saulę. Tarp supergigantiškų žvaigždžių didžiausias yra 2,4 milijardo kilometrų skersmens „UY Scuti“, kuris yra didesnis už Jupiterio orbitą aplink Saulę. Žinoma, šių neįtikėtinų žvaigždžių pavyzdžių negalima vertinti pagal daugumą. Labiausiai paplitę žvaigždžių tipai yra pagrindinės sekos žvaigždės, tokios kaip mūsų Saulė: žvaigždė, pagaminta iš vandenilio ir gaunanti energiją iš vandenilio sintezės į helį savo šerdyje. Jų būna įvairių dydžių, priklausomai nuo pačios žvaigždės masės.
Jaunas žvaigždžių formavimo regionas mūsų pačių Paukščių Kelyje. Kai dujų debesys sutankėja dėl gravitacijos, protostarinai įkaista ir tampa tankesni, kol galiausiai jų branduoliuose prasideda sintezė.
Suformavus žvaigždę, gravitacinis susitraukimas paverčia potencialią energiją (gravitacijos potencialo energiją) į kinetines (šilumos / judesio) daleles žvaigždės šerdyje. Jei bus pakankamai masės, temperatūra taps pakankamai aukšta, kad užsiliepsnotų branduolio sintezė giliausiuose regionuose, kur vandenilio branduoliai grandinės reakcijos metu virsta heliu. Mažos masės žvaigždėje tik maža centro dalis pasieks 4 000 000 laipsnių slenkstį, o susiliejimas prasidės ir lėtai tęsis. Kita vertus, didžiausios žvaigždės gali būti šimtus kartų masyvesnės už Saulę ir pasiekti kelių dešimčių milijonų laipsnių branduolio temperatūrą, vandenilį į helį sulydydamos milijonus kartų greičiau nei mūsų Saulės.
Dabartinė Morgano-Keenano spektrinė klasifikavimo sistema su kiekvienos žvaigždžių klasės temperatūros diapazonu, nurodytu aukščiau Kelvine. Didžioji dauguma žvaigždžių (75 proc.) Yra M klasės žvaigždės, iš kurių tik 1 iš 800 yra pakankamai masyvios, kad taptų supernova
Mažiausios žvaigždės turi mažiausią išorinį srautą ir radiacijos slėgį, o masiškiausios - didžiausią. Ši išorinė spinduliuotė ir energija apsaugo žvaigždę nuo gravitacinės žlugimo, tačiau gali jus nustebinti, kad diapazonas yra gana siauras. Mažiausios žvaigždės, raudoni nykštukai, tokie kaip „Proxima Centauri“ir „VB 10“, užima tik 10% Saulės dydžio, šiek tiek didesni už Jupiterį. Tačiau didžiausias mėlynos spalvos milžinas R136a1 yra 250 kartų didesnis už Saulės masę, tačiau tik 30 kartų didesnis. Jei sintetinsite vandenilį į helį, žvaigždė savo dydžiu nelabai pasikeis.
Bet ne kiekviena žvaigždė sintetina vandenilį į helį. Mažiausios žvaigždės visiškai nieko nesintetina, o didžiausios yra daug energingesniame savo gyvenimo etape. Mes galime suskirstyti žvaigždes į tipus pagal dydį ir išskirti penkias bendrąsias klases
Neutroninės žvaigždės: Supernovos liekanos, turinčios nuo vienos iki trijų saulių masę, bet suspaustos į vieną milžinišką atomo branduolį. Jie vis dar skleidžia radiaciją, tačiau dėl jų dydžio - nedaug. Paprastos neutroninės žvaigždės dydis yra 20–100 kilometrų.
Baltosios nykštukinės žvaigždės: susidaro, kai į saulę panaši žvaigždė savo šerdyje degina paskutinį helio kurą, o išoriniai sluoksniai išsipučia, kai vidiniai susitraukia. Paprastai baltos nykštukinės žvaigždės masė yra nuo 0,5 iki 1,4 karto didesnė už Saulės masę, tačiau fizine apimtimi ji yra arti Žemės: skersai apie 10 000 kilometrų, susidedanti iš labai suspaustų atomų.
Pagrindinės sekos žvaigždės: tai raudoni nykštukai, į saulę panašios žvaigždės ir mėlyni milžinai, kuriuos jau minėjome. Jų dydžiai labai skirtingi - nuo 100 000 iki 30 000 000 kilometrų. Bet net ir didžiausia iš šių žvaigždžių, jei ji bus įdėta į Saulės vietą, neprarys Merkurijaus.
Raudoni milžinai: parodo, kas nutinka, kai šerdyje baigiasi vandenilis. Nebent esate raudonasis nykštukas (tokiu atveju paprasčiausiai tapsite baltuoju nykštuku), gravitacinis suspaudimas sušildys jūsų šerdį tiek, kad pradėtumėte lydyti helį į anglį. Susiliejus heliui su anglimi, išmetama daug daugiau energijos nei vandenilio susiliejus su heliu, todėl žvaigždė labai plečiasi. Fizika yra ta, kad išeinanti jėga (spinduliuotė) žvaigždės pakraštyje turi subalansuoti įeinančią jėgą (gravitaciją), kad žvaigždė būtų stabili, ir kuo didesnė jėga, kuri linksta į išorę, tuo didesnė bus žvaigždė. Raudonųjų milžinų skersmuo paprastai yra 100–150 000 000 kilometrų. To pakanka nuryti Merkurijų, Venerą ir galbūt Žemę.
Žvaigždės ant viršaus: masiškiausios žvaigždės, kurios galiausiai sujungia helį ir pradeda branduoliuose sulieti dar sunkesnius elementus: anglį, deguonį, silicį ir sierą. Šios žvaigždės pasmerktos tapti supernovomis ar juodosiomis skylėmis, tačiau prieš tai jos išsipučia iki milijardų kilometrų ar daugiau. Tarp jų yra didžiausios žvaigždės, tokios kaip „Betelgeuse“, ir jei tokią žvaigždę pastatytume vietoje savo Saulės, ji prarytų visas mūsų tvirtas planetas, asteroidų juostą ir net Jupiterį.
Saulė, palyginti su milžinais, vis dar yra palyginti maža, tačiau raudonos milžinės fazėje ji užauga iki Arkturo dydžio
Mažiausių visų žvaigždžių, tokių kaip neutronų žvaigždės ir baltieji nykštukai, taisyklė yra ta, kad įstrigusi energija gali pabėgti tik per mažą paviršiaus plotą, kuris ilgą laiką juos palaiko ryškiais. Tačiau visų kitų žvaigždžių dydį lemia paprastas balansas: išeinančios spinduliuotės stiprumas paviršiuje turėtų būti lygus vidinei gravitacinei traukai. Didelės spinduliuotės jėgos reiškia, kad žvaigždė išsipučia iki didelio dydžio, o didžiausios žvaigždės išsipučia iki milijardų kilometrų.
Žemės, jei skaičiavimai yra teisingi, Saulė neprarys raudonojo milžino fazėje. Tačiau pati planeta bus labai labai karšta
Saulei senstant, jos šerdis laikui bėgant įkaista, išsiplečia ir įkaista. Per vienus ar du milijardus metų jis bus pakankamai karštas, kad užvirtų Žemės vandenynus, jei nenustatysime planetos į saugesnę orbitą. Po kelių šimtų milijonų metų Saulė bus didelė ir šviesi. Tačiau pripažinkime: kad ir kokia didelė būtų mūsų Saulė, ji niekada netaps masyvesnė už neutronines žvaigždes ir didžiausius supergigantus, net jei ji ir didesnė.
ILYA KHEL