Звезды: понятие, свойства, виды.
Звезда — небесное тело, в котором идут, шли или будут идти термоядерные реакции. Образуются из газово-пылевой среды в результате гравитационного сжатия. Энергия подавляющего большинства звёзд выделяется в результате термоядерных реакций превращения водорода в гелий, происходящих при высоких температурах во внутренних областях.
Свойства
Масса. Она измеряется в долях солнечной массы (масса Солнца принимается за единицу). Важно отметить, что масса звезды не остается постоянной на протяжении всей ее жизни. В процессе эволюции звезда может как поглощать вещество из окружающего пространства, так и терять его, выбрасывая вещество в космос в виде звёздного ветра.
Размер (радиус). Как правило, определяется в сравнении с радиусом Солнца. Этот параметр тесно связан со светимостью звезды. Более крупные звезды обладают большей светимостью, так как имеют большую площадь поверхности.
Химический состав. Звезды в основном состоят из водорода (около 73%) и гелия (около 25%). Остальные элементы составляют лишь малую долю (около 2%). В процессе термоядерного синтеза водород превращается в гелий, а на поздних стадиях эволюции могут синтезироваться и более тяжелые элементы. Диаграмма на изображении иллюстрирует изменение химического состава звезды на разных этапах ее эволюции.
Светимость — это полная мощность излучения энергии звездой во всем электромагнитном спектре. Она измеряется в сравнении с солнечной светимостью. Звезды с большей массой и размером, как правило, обладают большей светимостью, так как выделяют больше энергии в единицу времени. Цвет звезды также связан со светимостью: самые энергичные звёзды имеют голубоватый оттенок.
Температура. Температура тесно связана с массой звезды и ее светимостью. Более массивные и горячие звёзды имеют более высокую температуру поверхности и излучают свет в синей части спектра, в то время как менее массивные и холодные звёзды излучают преимущественно в красной части спектра.
Виды звезд (с помощью диаграммы Герцшпрунга - Рассела)
Б
ольшая
часть звезд находится в главной
последовательности.
Звёзды проводят около 90% своей жизни на
главной последовательности, потому что
этот этап определяется горением водорода
в их ядре. Когда водород в ядре выгорает,
образуется гелиевое ядро, что приводит
к изменению структуры звезды, её
расширению и превращению в красного
гиганта, и, следовательно, к выходу
звезды с главной последовательности.
Находясь на различных стадиях своего эволюционного развития, звезды подразделяются на нормальные звезды, звезды карлики, звезды гиганты.
Нормальные звёзды (звезды главной последовательности): это наиболее распространенный тип звезд, находящихся в стабильной фазе своей эволюции. Они находятся на главной последовательности диаграммы Герцшпрунга-Рассела. В ядре этих звезд происходит термоядерный синтез водорода в гелий, что обеспечивает их свечение и стабильность. Солнце — типичный представитель нормальных звезд средней массы. Их жизнь относительно стабильна и длительна, зависящая от массы (массивные звезды живут меньше, чем маломассивные).
Звезды-гиганты — это звёзды, которые значительно больше и ярче, чем нормальные звёзды той же массы. Они находятся на поздних стадиях эволюции, когда водород в ядре уже выгорел, и звезда расширилась, охладилась и стала излучать больше энергии. В ядре гигантов может происходить синтез более тяжелых элементов, чем гелий. Существуют различные типы гигантов, например, красные гиганты (относительно холодные и большие) и голубые гиганты (горячие и очень яркие). Красные гиганты — это конечная стадия эволюции звезд средней массы, таких как Солнце. Голубые гиганты представляют собой не конечную, а промежуточную стадию эволюции массивных звезд.
Белый карлик - проэволюционировавшие звезды, лишенные собственных источников термоядерной энергии. Диаметр таких звезд может быть в сотни раз меньше солнечного, а потому плотность может быть в млн раз больше плотности воды.
Красный карлик — маленькая и относительно холодная звезда главной последовательности, имеющая спектральный класс М или верхний К. Они довольно сильно отличаются от других звезд. Диаметр и масса красных карликов не превышает трети солнечной (нижний предел массы — 0,08 солнечной, за этим идут коричневые карлики).
Коричневый карлик — субзвездные объекты с массами в диапазоне 5—75 масс 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.
Черный карлик – остывшие и вследствие этого не излучающие в видимом диапазоне белые карлики. Представляет собой конечную стадию эволюции белых карликов.
Кроме перечисленных, существует еще несколько продуктов эволюции звезд:
Нейтронная звезда. Звездные образования заметно меньшими белых карликов, порядка 10–20 км в диаметре. Магнитное поле в 1 млн раз больше магнитного поля земли. Такие звезды состоят в основном из нейтронов, плотно сжатых гравитационными силами. Часто такие звезды представляют собой пульсары.
Новая звезда. Звезды, светимость которых внезапно увеличивается в 10 тыс. 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, вызываю вспышку светимости.
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 последней стадии эволюции.
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.