§3. Диаграмма спектр - светимость

Температура, К

20000 10000 6000 3000

ВО АО F0 GO КО МО Спектральный класс

-0,2 0,0 0,4 0,6 1 1,5 Показатель цвета

Поток энергии излучаемой звездой по всем направлениям, называется светимостью. Между светимостями L и абсолютными звездными величинами должно выполняться то же соотношение, что и между Е и m в формуле Lg . Поэтому если обозначить величины, относящиеся к Солнцу и к какой-либо звезде, соответственно значками  и * то получим lg .

Обычно светимость выражают в единицах светимости Солнца, т. е.

L_© =1 и LgL*=

К началу ХХ в. были определены расстояния до нескольких сотен звезд, установлены их светимости и проведен статистический анализ полученных результатов. Эта работа была выполнена в 1905—1913 гг. Э. Герцшпрунгом (Дания) и Г. Ресселом (США), которые сопоставили светимости стационарных (непременных) звезд с их спектральными классами и построили диаграмму “спектр — светимость”, или, как ее часто называют, диаграмму Герцшпрунга — Рессела (Г-Р). На этой диаграмме по оси абсцисс отложены спектральные классы звезд (или соответствующие им основные показатели цвета или температуры), а по оси ординат - абсолютные звездные величины М (или светимости L звезд).

Если бы между светимостями звезд и их спектральными классами не было никакой зависимости, то звезды располагались бы на диаграмме случайным образом, заполняли ее равномерно. На самом деле они образуют на ней несколько последовательностей

Большое число звезд расположено вдоль сравнительно узкой полосы, протянувшейся от верхнего левого угла диаграммы вправо вниз. Эта полоса называется главной последовательностью.

Небольшое количество звезд поздних спектральных классов (G—М) с абсолютными звездными величинами М =+1 образуют компактную группу гигантов. По сравнению со звездами главной последовательности того же спектрального класса светимости гигантов в 100-1000 раз больше. Так как эффективные температуры звезд одного и того же спектрального класса одинаковы, то различие светимостей связано с различием их размеров. Радиусы гигантов в десятки раз превышают радиусы звезд главной последовательности. Именно по этой причине они получили название гигантов.

В верхней части диаграммы расположились звезды, светимости которых в 10⁴ раз превышают светимость Солнца. Их размеры в сотни и тысячи раз превышают размеры звезд главной последовательности того же спектрального класса, поэтому они получили название сверхгигантов.

В левой нижней части диаграммы находятся звезды со светимостями, в сотни и тысячи раз меньшими светимостей звезд главной последовательности того же спектрального класса, что указывает на их сравнительно малые размеры, составляющие всего десятки тысяч километров. Основное количество этих звезд имеют белый цвет, поэтому они получили название белых карликов.

В интенсивности и ширине отдельных спектральных линий у звезд одного спектрального класса, но разной светимости имеются различия, позволяющие установить их принадлежность к последо­вательностям или классам светимости. Имеются семь классов светимости, из которых на рис. (для звезд из окресностей солнца) указаны только четыре.

Класс светимости 1—сверхгиганты; эти звезды занимают на диаграмме спектр—светимость верхнюю часть и разделяются на несколько последовательностей.

Класс светимости II— яркие гиганты.

Класс светимости III— гиганты.

Класс светимости IV— субгиганты. Последние три класса расположены на диаграмме между областью сверхгигантов и главной последовательностью.

Класс светимости V—звезды главной последовательности.

Класс светимости VI— яркие субкарлики. Они образуют последовательность, проходящую ниже главной примерно на одну звездную величину, начиная от класса АО вправо.

Класс светимости VII. Белые карлики. Они обладают весьма малой светимостью и занимают нижнюю часть диаграммы.