Звезда Вега. Красные карлики: холодные звезды во вселенной
В космическом пространстве обитают звезды различных типов, которые отличаются друг от друга по своему строению, по силе излучения, по цвету, который они создают вокруг себя, а также по целому ряду прочих признаков. Исходя из этого были составлены отдельные характеристики для каждого из типов небесных светил. К счастью, их оказалось не слишком много, и все они могут поместиться в нашей статье. Потому ниже мы рассмотрим, как идентифицировать различие звезд по цвету, что это вообще означает и как влияет на окружающую среду.
Что такое звезда?
По сути, любая звезда является огромнейшим шаром раскаленной плазмы. В ее состав входят такие компоненты, как водород и гелий, которые, соприкасаясь между собой, образует громадные потоки тепла и света. После того как состояние этих двух составляющих вокруг звезды нормализуется, ее начинают окружать планеты. Они образуются из космических камней, из астероидов, комет или же по иным, более сложными причинам. Но тут стоит отметить, что именно различие звезд по цвету дает нам возможность понять, могут ли вокруг конкретного небесного светила образоваться планеты. Как правило, такие спутники появляются вокруг звезд, имеющих среднее свечение и теплоотдачу. Так что о том, какого цвета звезды характеризуются теми или иными особенностями, мы расскажем ниже.
Небесные светила класса «О»
Такие космические объекты считаются одними из самых ярких во вселенной. Звезды голубого цвета самые большие по своему радиусу, массе и светимости. Свое название они получили благодаря тому, что излучают такой синеватый оттенок, который виден на величайшие расстояния, даже по космическим меркам. Тому есть свое химическое объяснение - в этом плазменном шаре такие элементы, как гелий, азот, углерод и другие очень сильно ионизируются, вследствие чего возникает ультрафиолетовое свечение. Звезды голубого цвета, несмотря на свое могущество и гигантское размеры, живут очень мало. В среднем их бытие тянется на протяжении 1 миллиона лет, после чего звезда взрывается. Около таких небесных светил планеты, теоретически пригодные для жизни, образуются крайне редко. Ярким представителем данного типа является звезда Гарниб.
Немного меньше света - категория «В»
Теперь мы рассмотрим категорию бело-голубых космических светил, которые немного отстают от своих предшественников по всем показателям. Так как название и цвет звезд в астрономии всегда совпадают, мы не будем описывать их внешний вид. Характерный оттенок космическое тело получает благодаря тому, что в плазме ионизируется водород, в то время как гелий достигает практически нейтрального состояния. Именно последний элемент создает вокруг них белую оболочку, которая чаще всего представлена в виде полосок. Живут такие светила на протяжении 10-15 миллионов лет, и вероятность того, что вокруг них могут образоваться планеты, подходящие для проживания, весьма велика. Найти можно на небосводе в созвездии Девы. Они называется Спика.
Звезды категории «А»
Звезды белого цвета являются одними из наиболее популярных в космосе. Интенсивность свечения велика, но при этом огромные потоки радиации и прочие излучения не мешают другим комическим телам, которые располагаются вокруг них, вести нормальную жизнь. Космические объекты, входящие в эту категорию, имеют исключительно белый окрас благодаря тому, что в них водород достигает максимально нейтрального состояния. Это превращает его, в синтезе с прочими компонентами, в белоснежную массу, которая излучает несчетное количество кельвинов, превращающихся в тепло и свет. Звезды белого цвета еще называются «полосатыми», так как именно водород проступает на их поверхность в виде полосок. Продолжительность бытия такой звезды колеблется в пределах от 400 миллионов до 2 миллиардов лет. Подобные небесные светила встречаются нам в созвездиях Большого Пса (Сириус), а также Лиры (Вега).
Группа звезд под шифром «F»
Тем фактом, что название и цвет звезд всегда совпадают между собой, мы обязаны химическим процессам, которые там происходят. Потому теперь мы рассмотрим космических плазменных гигантов, которые входят в категорию «бело-желтых» и имеют характерное свечение. Водород в таких небесных светилах уже не содержится в том огромном количестве, как в вышеописанных случаях. Тут наоборот, преобладают прочие металлы - железо, титан, а также кальций. Они ионизируются, придавая плавящейся плазме слегка желтоватый оттенок. Так как звезда не слишком большая по своим размерам, этот цвет является для нее спасением. Его видно на миллиарды световых лет, потому астрономы могут разглядеть такие космические объекты в свои телескопы, даже если они очень сильно удалены от Земли. Живут такие звезды на протяжении 4 и более миллиардов лет, и часто собирают вокруг себя где может зародиться жизнь. Представителями этой группы являются светила Порцион и Ропаги.
Звезда по имени Солнце… рассмотрим класс «G»
Следующие в нашем списке оказываются цвета, самым ярким для нас представителем которых оказывается Солнце. Такие космические тела наполнены различными металлами, главное место среди которых занимает кальций. Они очень сильно ионизируется, вследствие чего приобретает насыщенный желтый оттенок. Большей интенсивности ему придают другие тяжелые металлы, которые также плавятся под огромными температурами. Полоски водорода тут уже совсем незаметны, да и само это вещество содержится в желтых звездах в очень малом количестве. Продолжительность жизни таких светил составляет примерно 10 миллиардов лет. Это позволяет не просто собрать вокруг себя определенный ряд планет, но и удержать их на своих орбитах на достаточно длительный (по космическим меркам) промежуток времени. Для примера, взгляните на нашу Солнечную Систему.
Категория звезд «К»
Так как различие звезд по цвету официально признано астрономической системой во всем мире, мы переходим к предпоследней категории, которая называется «оранжевой». В составе данных небесных тел водород уже содержится в очень малом состоянии, потому он себя мало проявляет. Белые линии на поверхность практически не проступают, а вот результаты плавления других металлов, из которых состоит звезда, весьма заметны. Тут есть и алюминий, и титан, и железо, а что самое главное - кальций. При этом температура плавления всех этих элементов тут не слишком высока. Из-за этого сиреневый шлейф, который можно увидеть за более яркими звездами (категории О, А и др.), тут полностью отсутствует. Тем не менее, несмотря на низкие температурные показатели и небольшую величину, оранжевые звезды могу собирать вокруг себя небольшие планетные системы. На них не всегда зарождается жизнь, однако они существуют до тех пор, пока не исчезнет из пространства само оранжевое «солнце». Его же жизнь измеряется 60 миллиардами лет. Звезды-представители данной категории - Явин, Альдебаран и Арктур.
Наименьшие звездочки - группа «М»
Звезды красного цвета характеризуются очень холодной температурой и ослабленными процессами плавления металлов. Они также имеют очень маленькие параметры, в сравнении со своими гигантскими аналогами, малую массу и силу излучения. Красноватое свечение вокруг светила создается уже не благодаря тому, что тут переплавляются различные металлы, а потому, что степень их окисления достигает своего максимума, и молекулы попросту поглощают друг друга. Вокруг таких красных карликов очень редко образуются планеты, пригодные для обитания. Бетельгейзе - самый яркий представитель данной категории, возраст которого исчисляется в десятках триллионов лет.
Нетипичные небесные светила
Только что мы рассмотрели как проводится различие звезд по цвету, а вот о том, что существуют некие аномальные категории таковых небесных тел не упомянули. Что же, на самом деле в космосе встречаются звезды категории «С». Это можно сказать синтез оранжевой и красной звезды, в которой содержится максимальное количество разных металлов. Главная особенность категории - тут есть атомы, которые поглощают углевод и водород, что делает звезду еще более холодной и блеклой. Куда более аномальной является звезда класса «S». Она очень схожа с оранжевой, однако вместо большого количества титана в ее состав входит столько же циркония.
Заключение
Как оказалось, о том, какого цвета звезды и как их классифицировать, может рассказать нам именно их внешний вид. Свечение и его оттенок создаются благодаря материалам, которые там плавятся и образуют определенные смеси. Они выделяются под конкретным градусом, распространяя в космос не только свет, но и тепло, которое может обогреть или сжечь все рядом находящиеся объекты.
Невооруженным глазом на ясном ночном небе человек может увидеть звезды от первой до шестой звездной величины, поэтому на просторах Вселенной от наших глаз скрываются многочисленные тусклые объекты, видимые только при помощи астрономических приборов. И среди них учеными было обнаружено множество интересных космических светил 11 звездной величины - красных карликов. Несмотря на то, что красные карлики являются самыми распространенными звездами Галактики, они и самые малоизученные. Астрономы сталкиваются с трудностями в исследовании свойств звездных пигмеев из-за их низкой светимости.
Однако, общие сведения о красных карликах известны ученым уже давно. Масса красного карлика может быть менее одной десятой массы Солнца. Самый крупный представитель маленьких небесных долгожителей весит чуть более половины нашего земного светила. Красные карлики - звезды холодные. Их температура находится в пределах от 2000 К до 3800 К.
Если же говорить о большой распространенности красных карликов, то вот, к примеру, такой интересный факт: 80% звезд Млечного Пути - это красные карлики, что в численном выражении составляет около 300 миллиардов звезд. В биологии количество организмов обратно пропорционально размерам особей: чем мельче, тем больше. Такому же правилу подчиняются и звезды. Если в живой природе такое положение можно объясняется тем, что мелкие особи являются пищей для крупных, поэтому их больше, то в космосе звезды-гиганты никоим образом не могут поедать красных карликов. Чем же объяснить аналогию с биологическими объектами?
К вопросу о долгом сроке жизни красных карликов
(На картинке типы звезд и их температуры поверхности (К) в сравнении с планетой Юпитер )
Известно, что чем больше масса звездного объекта, тем нестабильнее его состояние, тем быстрее протекает в его центре термоядерная реакция и тем выше его температура. Непрекращающиеся ядерные реакции внутри красных карликов начинают идти через миллиарды лет. Это обуславливается слабой гравитацией из-за малой массы холодных звезд. Таким образом, эволюция красных карликов идет заметно медленнее, чем их тяжелых собратьев, истинный возраст маленьких холодных звезд в разы больше, чем массивных небесных светил.
Астрономы уверены, что когда погибнут все поколения ярких белых и желтых звезд, в темноте Вселенной тут и там будут тусклыми искрами гореть одинокие красные карлики.
Возможно, это только частично объясняет такой перевес в численности красных карликов над другими небесными светилами. Ученые-астрономы пока еще ведут исследования в данном направлении.
Вспыхивающие звезды
(На картинке вспыхивающая звезда типа UV Кита красный карлик 2MASS J06045215-3433360, находящийся довольно близко к нам, конечно, по астрономическим меркам )
Среди тусклых красных карликов встречаются вспыхивающие звезды. Их открыто не слишком много из-за сверхнизкой светимости. Вспыхивающие красные карлики астрономы называют звездами типа UV Кита или переменными звездами, у которых резко возрастает светимость. Блеск звезды может резко вырасти всего за несколько секунд, угасание же происходит значительно медленнее. Учеными не обнаружена периодичность возникновения вспышек, этот процесс носит спонтанный характер. Похожие вспышки возникают на Солнце, но они значительно слабее.
Есть ли у красных звезд планеты?
Астрономы открыли много планет, вращающихся вокруг красных карликов. Их значительно меньше, чем планет, принадлежащих к желтым карликам - звездам, похожим на наше Солнце. Если рассматривать вероятность жизни на планетах, то ученые допускают такую возможность. Правда, из-за определенной закономерности в движении планет в системах красных карликов перспектива обнаружения развития биологических организмов невелика.
Дело в том, что из-за маленькой массы и низкой температуры звезды жизнь возможна на планетах, период обращения которых составляет несколько суток. Только на таких близких планетах вода может находиться в жидком состоянии. Но при такой близости к звезде по закону гравитации планета будет всегда обращена к светилу одной стороной, следовательно, оптимальное место возможного существования живых организмов - это сумеречная зона вблизи терминатора. То есть условия для развития биологических видов далеко не оптимальны. Однако в силу распространенности во Вселенной красных карликов ученые не исключают, что в один прекрасный день на какой-либо планете в системе маленькой звезды будет обнаружена жизнь.
Летом и осенью, на ночном небосклоне, в северном полушарии небесной сферы можно различить так называемый Большой Летний Треугольник. Это один из самых известных астеризмов. В верхней точке Треугольника находится Вега — звезда ярко-голубого цвета, являющаяся главной в .
Название Вега переводится с арабского языка как «падающий орел». Другое ее название Alpha Lyrae (α Lyrae / α Lyr) – это официальное название, упоминаемое в научной литературе. По яркости для жителей России Вега третья звезда после и Арктура. Расстояние от Солнца до Веги составляет 25,3 световых года, что считается относительно близко.
Как Вега помогла астрономам
Вега сыграла важнейшую роль в развитии астрофизики. Она послужила отправной точкой для разработки фотометрической системы определения цвета и блеска звезд UVB. То есть ее блеск был принят за 0 (точку отсчета).
Это первая сфотографированная звезда после , а также одна из первых, расстояние до которой было определено методом параллакса. И, интересный факт, в XII веке до н.э. она являлась (звездой указывающий на Северный полюс) и снова ее будет через 12 000 лет!
Некоторые свойства Веги
Звезда Вега — спектрального класса A0V, то есть белая звезда главной последовательности. Это означает, что источником энергии для нее является реакция термоядерного синтеза гелия из водорода. Вега тяжелее Солнца более чем в 2 раза, а ее светимость в 37 раз больше солнечной. Из-за большой массы это голубое солнце просуществует в виде белой звезды 1 миллиард лет, или 1/10 жизни Солнца. Возраст Веги равен 386-510 миллионов лет, и сейчас она находится в середине своей жизни, как и наше Солнце. Затем она превратится в красного гиганта М типа, и впоследствии станет белым карликом.
Параметры
Ее радиус был измерен и составил 2,73 ± 0,01 радиуса Солнца, однако этот факт противоречил теоретическим расчетам размера звезды. Объяснение этому лежит, вероятно, в скорости вращения объекта, этот факт был подтвержден наблюдениями в 2005 году. Действительно Вега вращается так быстро, что форма ее представляет собой эллипс. Скорость вращения Веги достигает 274 км/сек. Ее экваториальный диаметр на 23% больше полярного.
В астрономии любой элемент тяжелее гелия называется металлом, в составе Веги таких металлов мало, всего 32% от такого же солнечного показателя.
Причина этого до сих пор неясна. Скорость движения звезд относительно Земли вычисляется с помощью смещения их спектра. Если цвет смещается в сторону красной части спектра, то небесный объект удаляется от Земли. Для Веги это смещение составляет − 13,9 ± 0,9 км/с, знак минуса означает, что «падающий орел» приближается к нам.
Движение
Также звезда имеет собственную скорость движения. Оно равно 202,03 ±0,63 миллисекунды дуги по прямому восхождению и 278,47 ±0,54 миллисекунд дуги по склонению. По небесной сфере на 1 градус Вега перемещается за 11 000 лет. Относительно соседних звезд голубая звезда движется приблизительно с такой же скоростью, как и Солнце, или 19 км/сек.
Астрономы изучили и другие звезды похожие на Вегу, в результате она была причислена к группе Кастора. К этой группе относится 16 звезд, в пространстве они движутся параллельно друг другу с равными скоростями. Догадка ученых состоит в том, что звездные объекты этой группы сформировались в одно время и в одном месте, но потом стали гравитационно-независимыми.
Пылевой диск вокруг планеты, снимок телескопа Спитцер на длине волны 24 (слева) и 70 микрон
В настоящее время изучается вопрос о наличии у Веги экзопланеты (или экзопланет), а также планет земной группы. Но пока вопрос остается открытым. На данный момент, вокруг Веги обнаружен лишь пылевой диск.
Путешествие к Веге
Мифическая роль голубого солнца
Благодаря своей яркости, Вега, несомненно, привлекала внимание многих людей с самых древних времен. Поэтому-то она является героиней мифов и легенд разных народов мира.
Китайцы, например, верили, что земное воплощение Альтаира, молодой человек по имени Ню-Лан по совету своего старого вола отправляется к Серебряной реке, где находит девушку по имени Чжи-нюй (Вегу), внучку Тян-ди (небесного правителя) и женится на ней. У них рождается сын и дочь (β и γ Орла), но небесный правитель забрал свою дочь, Чжи-нюй на небо, а супругам разрешил видеться 1 раз в год. Этот день, 7-е число 7-й луны, у китайцев считается днем встречи влюбленных.
Коротко о Веге
Список самых ярких звёзд
| № | Название | Расстояние, св. лет | Видимая величина | Абсолютная величина | Спектральный класс | Небесное полушарие |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0,0000158 | −26,72 | 4,8 | G2V | ||
| 1 | 8,6 | −1,46 | 1,4 | A1Vm | Южное | |
| 2 | 310 | −0,72 | −5,53 | A9II | Южное | |
| 3 | 4,3 | −0,27 | 4,06 | G2V+K1V | Южное | |
| 4 | 34 | −0,04 | −0,3 | K1.5IIIp | Северное | |
| 5 | 25 | 0,03 (перем) | 0,6 | A0Va | Северное | |
| 6 | 41 | 0,08 | −0,5 | G6III + G2III | Северное | |
| 7 | ~870 | 0,12 (перем) | −7 | B8Iae | Южное | |
| 8 | 11,4 | 0,38 | 2,6 | F5IV-V | Северное | |
| 9 | 69 | 0,46 | −1,3 | B3Vnp | Южное | |
| 10 | ~530 | 0,50 (перем) | −5,14 | M2Iab | Северное | |
| 11 | ~400 | 0,61 (перем) | −4,4 | B1III | Южное | |
| 12 | 16 | 0,77 | 2,3 | A7Vn | Северное | |
| 13 | ~330 | 0,79 | −4,6 | B0.5Iv + B1Vn | Южное | |
| 14 | 60 | 0,85 (перем) | −0,3 | K5III | Северное | |
| 15 |
