Какие бывают звезды: 10 типов, принятых в мире
Что такое диаграмма Герцшпрунга — Рассела
Звезды появляются в холодных молекулярных облаках — скоплениях газа и пыли, растянувшихся на десятки световых лет. Под действием собственной гравитации это облако сжимается, его центр разогревается, и постепенно запускается термоядерная реакция, превращающая водород в гелий. Эта реакция приводит к тому, что в космос выбрасывается большое количество энергии в виде тепла и света. Так рождается звезда.
Внутри любой звезды идет постоянная борьба. Гравитация пытается сжать ее в точку, а давление от термоядерного синтеза и световое излучение мешают этому. Пока топлива для термоядерной реакции хватает — звезда сдерживает гравитационное воздействие и продолжает существовать. Но когда запасы иссякают — гравитация одерживает верх, и звезда коллапсирует.
Дальнейшая судьба звезды зависит от ее массы:
легкие светила сбрасывают внешние слои и превращаются в белые карлики,
тяжелые — взрываются сверхновыми, оставляя после себя нейтронные звезды или черные дыры.
Чтобы разобраться во всем многообразии светил, астрономы используют диаграмму Герцшпрунга — Рассела. На ней по горизонтали отложена температура звезды, а по вертикали — ее светимость, то есть количество энергии, которое звезда излучает в космическое пространство за одну секунду. Также на основе этой диаграммы можно узнать размер небесного тела, его массу и возраст, или вернее, фазу жизни, в которой «звезда» находится. Астрономы выделяют несколько типов звезд.
1. Сверхгиганты
Эти звезды в десятки и сотни раз превосходят массу Солнца, в сотни и тысячи раз — его диаметр. Самые тяжелые из сверхгигантов весят как 200–300 солнц, а их поперечник больше солнечного в 1000 — 2000 раз. После коллапса, эти небесные тела оставляют после себя черные дыры.
Сверхгиганты бывают разных цветов: красные, белые, голубые. Например, Бетельгейзе — красный сверхгигант в созвездии Ориона. Ее масса оценивается в 16,5–19 солнечных, а радиус — примерно в 764 раза больше, чем у Солнца. Если бы Бетельгейзе оказалась на месте Солнца, ее внешние слои дотянулись бы до орбиты Юпитера.
Бетельгейзе стремительно приближается к концу жизни. Она может взорваться как сверхновая в любой момент. Когда это произойдет, вспышка будет настолько яркой, что ее можно будет наблюдать с Земли даже днем.
2. Массивные звезды классов O и B
Это голубые и бело-голубые гиганты, заметно горячее Солнца. Они сжигают водород с огромной скоростью, поэтому живут всего несколько миллионов лет — совсем немного по космическим меркам. Коллапс таких звезд приводит к рождению нейтронной звезды или черной дыры.
К этим звездам относится, например, одна из самых ярких звезд на ночном небе — Ригель из созвездия Ориона.
3. Звезды главной последовательности
Большинство звезд в нашей Вселенной, включая Солнце, являются звездами главной последовательности. Это означает, что на диаграмме Герцшпрунга — Рассела они находятся в пределах широкой диагональной полосой, которая тянется из верхнего левого угла в правый нижний угол. Такие звезды находятся на той стадии эволюции, когда гравитация и давление от синтеза водорода в ядре находятся в идеальном равновесии.
К звездам главной последовательности относятся и красные карлики, которые весят всего около 10% от массы Солнца. Это самые долгоживущие звезды во Вселенной: они способны светить примерно 10 триллионов лет.
4. Красные гиганты
Когда у маломассивной звезды (вроде Солнца) заканчивается водород в ядре, она начинает раздуваться. Внешние слои расширяются, температура поверхности падает, и звезда становится красным гигантом.
Наше Солнце превратится в такого гиганта примерно через 5-7 миллиардов лет. В конце этого этапа звезда сбрасывает внешнюю оболочку, образуя планетарную туманность, а ядро остается в виде белого карлика.
Яркий пример красного гиганта — Антарес в созвездии альфа Скорпиона.
5. Белые карлики
Белый карлик — это то, что остается от звезды типа Солнца после того, как ее внешние слои улетели в космос. В отличие от других звезд, белый карлик уже не «горит», то есть не производит термоядерную реакцию. Он светит лишь за счет остаточного тепла. При массе, сравнимой с солнечной, его радиус может быть немного меньше радиуса Земли.
Со временем белый карлик остывает. В далеком будущем он превратится в черный карлик — почти невидимый холодный объект. Однако на такое остывание уходят триллионы лет, поэтому в нашей Вселенной, которой всего 13,8 миллиарда лет, пока нет ни одного черного карлика.
6. Нейтронные звезды
Когда массивная звезда массой от 8 до 30 солнечных взрывается, ее ядро сжимается с невероятной силой. Протоны и электроны в недрах звезды соединяются в нейтроны, и так появляется нейтронная звезда. При массе 1,18–1,97 солнечной ее диаметр составляет всего около 20 километров. Плотность этой звезды такая, что одна чайная ложка ее вещества весила бы миллиарды тонн.
Некоторые нейтронные звезды мы наблюдаем как пульсары — быстро вращающиеся звезды, из магнитных полюсов которых бьют пучки мощного излучения.
Самый быстрый из известных сегодня пульсаров, PSR J1748-2446ad, вращается со скоростью 43 000 оборотов в минуту.
Когда масса нейтронной звезды превышает 3 солнечные, она превращается в черную дыру. Черные дыры могут также образовываться при столкновении двух нейтронных звезд.
7. Коричневые карлики
Эти объекты — не совсем звезды и не совсем планеты.
Обычно они весят менее 7 — 8% массы Солнца и этого не хватает, для того чтобы запустить устойчивый термоядерный синтез водорода. В недрах коричневых карликов могут идти слабые реакции с дейтерием или литием, но они не могут запустить полноценный термоядерный синтез в ядре.
Самый маленький из известных коричневых карликов, открытый телескопом «Джеймс Уэбб» в 2023 году, имеет массу всего в 3-4 раза больше Юпитера.
8. Звезды до главной последовательности
В областях активного звездообразования можно встретить молодые звезды, которые еще не вышли на главную последовательность. Например, звезды типа Т Тельца.
Звезды типа Т Тельца — это молодые светила возрастом меньше нескольких миллионов лет, в ядрах которых еще не начался полноценный термоядерный синтез водорода. Такие звезды часто окружены облаками пыли и газа. Звезду окружает желтое пылевое облако — переменная туманность Хинда (NGC 1555/1554).
9. Двойные звезды
Огромное количество звезд рождается в составе двойных или кратных систем. Они вращаются вокруг общего центра массы. В некоторых случаях такие пары бывают стабильными, в других — звезды обмениваются друг с другом веществом , что кардинально меняет их массу.
Классический пример двойной звезды — Сириус (созвездие α Большого Пса). В 1844 году астроном Фридрих Бессель предположил, что у Сириуса есть звезда-спутник, и в 1862 году был обнаружен Сириус B.
10. Эволюционировавшие звезды
Эволюционировавшими звездами называют светила, которые уже сошли с главной последовательности и находятся на финальной стадии своей жизни: субгиганты, красные гиганты, сверхгиганты. Подробнее в материале на «Моей Планете» «Как умирают звезды».
Их дальнейшая судьба зависит от исходной массы звезды. Легкие звезды станут белыми карликами, тяжелые — нейтронными звездами или черными дырами.
По материалам science.howstuffworks.com.
