Что такое небесная звезда. Эволюция протозвездных облаков. Луна над Андромедой

Издревле человек стремился постичь неизведанное, устремляя свой взгляд на ночное небо, на котором буквально рассыпаны миллионы звезд. Ученые всегда уделяли серьезное внимание изучению космоса и теперь они имеют возможность, с помощью мощнейшего научного оборудования не только рассматривать его, но и делать уникальные фотографии. Предлагаю вам насладиться удивительными фотографиями космоса, которые были сделаны ими совсем недавно и узнать немного интересных фактов.

Прекрасная тройная туманность NGC 6514 в созвездии Стрельца. Название туманности предложено Уильямом Гершелем и означает «разделенная на три лепестка». Точное расстояние до нее неизвестно, но по различным оценкам составляет от 2 до 9 тысяч световых лет. NGC 6514 состоит сразу из трех основных типов туманностей - эмиссионной (розоватый цвет), отражающей (голубой цвет) и поглощающей (чёрный цвет). (Фото Máximo Ruiz):

Космический Хобот слона

Туманность Хобот слона извивается вокруг эмиссионной туманности и молодого звездного скопления в комплексе IC 1396 в созвездии Цефея. Длина космического слоновьего хобота составляет более 20 световых лет. Эти темные облака, похожие на усы, содержат материал для образования новых звезд и скрывают протозвезды - звезды на завершающем этапе своего формирования - за слоями космической пыли. (Фото Juan Lozano de Haro):

Мир-кольцо

Объект Хога - странная кольцеобразная галактика в созвездии Змеи, названная в честь открывателя.Расстояние до Земли составляет около 600 млн световых лет. В центре галактики находится скопление из относительно старых звезд желтого цвета. Оно окружено практически правильным кольцом из звезд более молодых, имеющих голубой оттенок. Диаметр галактики - около 100 тыс. световых лет. Среди гипотез о происхождении рассматриваются столкновение галактик, произошедшее несколько миллиардов лет тому назад. (Фото R. Lucas (STScI | AURA), Hubble Heritage Team, NASA):

Луна над Андромедой

Большая спиральная галактика Туманность Андромеды, находится всего в 2.5 млн световых лет от нас и является самой близкой к нашему Млечному Пути спиральной галактикой. Ее можно увидеть невооруженным глазом как небольшое размытое пятнышко на небе. Эта составная фотография позволяет сравнить угловой размер Туманности Андромеды и Луны. (Фото Adam Block and Tim Puckett):

Постоянно меняющаяся поверхность Ио

Спутник Юпитера Ио - самый вулканически активный объект в Солнечной системе. Его поверхность постоянно меняется из-за новых потоков лавы. Эта фотография стороны спутника Ио, повернутой к Юпитеру, она составлена из снимков, сделанных в 1996 году космическим аппаратом НАСА Галилео. Отсутствие ударных кратеров объясняется тем, что вся поверхность Ио покрывается слоем вулканических отложений гораздо быстрее, чем возникают кратеры. Вероятной причиной вулканической активности является меняющиеся гравитационные приливы, вызывающиеся огромным Юпитером. (Фото Galileo Project, JPL, NASA):

Туманность Конус

Около туманности Конус можно наблюдать странные образования. Они возникают из-за взаимодействия межзвездной пыли со светом и газом, исходящих от молодых звезд. Голубое свечение вокруг звезды S Mon - это отражение излучения яркой звезды окружающей звездной пылью. Звезда S Mon находится в рассеянном звездном скоплении NGC 2264, расположенном на расстоянии 2 500 световых лет от Земли. (Фото Subaru Telescope (NAOJ) & DSS):

Спиральная галактика NGC 3370

Спиральная галактика NGC 3370 находится на расстоянии около 100 миллионов световых лет от нас в созвездии Льва. По размеру и структуре она близка к нашему Млечному Пути. (Фото NASA, ESA, Hubble Heritage (STScI | AURA):

Спиральная галактика M74

Эта спиральная галактика одна из фотогеничных. Она состоит из примерно 100 миллиардов звезд и находится на расстоянии около 32 млн световых лет от нас. Предположительно в этой галактике есть черная дыра промежуточной массы (то есть существенно больше звёздных масс, но меньше чёрных дыр в центре галактик). (Фото NASA, ESA, and the Hubble Heritage (STScI | AURA) - ESA | Hubble Collaboration):

Туманность Лагуна

Это гигантское межзвездное облако и область H II в созвездии Стрельца. Находясь на расстоянии 5200 световых лет, туманность Лагуна одна из двух звездоформирующих туманностей слабо различимых невооружённым глазом в средних широтах Северного полушария. Недалеко от центра Лагуны находится яркая область «песочных часов» - результат турбулентного взаимодействия звездных ветров и мощного излучения. (Фото Ignacio Diaz Bobillo):

Светящаяся полоса в туманности Пеликан

Хорошо видимая на небе, светящаяся полоса IC 5067 является частью большой эмиссионной туманности Пеликан с характерной формой. Длина полосы - около 10 световых лет, она очерчивает голову и шею космического пеликана. Находится на расстоянии около 2 000 световых лет от нас. (Фото César Blanco González):

Грозовое облако

Этот красивый снимок был сделан на юге провинции Альберта в Канаде. Это удаляющееся дождевое облако, на его ближнем краю видны необычные выступы, характерные для вымеобразных облаков, а из дальнего края облака идет дождь. Также читайте статью «Редкие виды облаков». (Фото Alan Dyer):

Три яркие туманности в Стрельце

Туманность Лагуна M8 находится слева от центра картинки, M20 - цветную туманность справа. Третья туманность, NGC 6559, расположена чуть выше M8 и отделена от нее темной полосой звездной пыли. Все они находятся на расстоянии около 5 тысяч световых лет от нас. (Фото Tony Hallas):

Галактика NGC 5195: знак вопроса

Карликовая галактика NGC 5195 в созвездии Гончие Псы хорошо известна как маленький спутник спиральной галактики M51 - галактики Водоворот. Вместе они похожи на космический вопросительный знак, в котором NGC 5195 является точкой. Находится на расстоянии около 30 млн световых лет от Земли. (Фото Hubble Legacy Archive, NASA, ESA):

Удивительный расширяющийся краб

Эта крабовидная туманность, находящаяся от нас на расстоянии 6 500 световых лет в созвездии Тельца - остаток вспышки сверхновой, расширяющееся облако вещества, оставшегося после взрыва огромной звезды. В настоящее время размер туманности - около 10 световых лет, и она расширяется со скоростью примерно 1000 км/с. (Фото Adam Block, Mt. Lemmon SkyCenter, U. Arizona):

Переменная звезда RS Кормы

Это - одна из самых важных звезд на небе. Одна из причин- она случайно оказалась окружена ослепительной отражательной туманностью. Самая яркая звезда в центре - пульсирующая RS Кормы. Она почти в 10 раз более массивна, чем Солнце, в 200 раз больше, а ее яркость в среднем в 15 000 раз больше солнечной, причем RS Кормы меняет яркость почти в пять раз каждые 41,4 дней. RS Кормы находится на расстоянии около четверти пути между Солнцем и центром Млечного Пути, на расстоянии 6 500 св. лет от Земли. (Фото Hubble Legacy Archive, NASA, ESA):

Планета-океан Глизе 1214b

Экзопланета (сверхземля) в созвездии Змееносца. Первая обнаруженная планета-океан, она обращается вокруг тусклого красного карлика GJ 1214. Планета находится достаточно близко к Земле (13 парсек или примерно 40 световых лет), и поскольку проходит транзитом по диску своей звезды, ее атмосфера может быть подробно изучена с помощью текущих технологий. Один год на планете длится 36 часов.

Атмосфера планеты состоит из густого водяного пара с небольшой примесью гелия и водорода. Однако учитывая высокую температуру на поверхности планеты (около 200 градусов Цельсия), ученые считают, что вода на планете находится в таких экзотических состояниях как «горячий лёд» и «супержидкая вода», которые не встречаются на Земле.

Возраст планетной системы оценивается в несколько миллиардов лет. Масса планеты составляет примерно 6,55 масс Земли, в то же время диаметр планеты превышает земной более чем в 2,5 раза. На этой картинке показано, как художник представляет себе прохождение сверхземли Глизе 1214b по диску своей звезды. (Фото ESO, L. Calçada):

Звездная пыль в Южной Короне

Здесь видны облака космической пыли, которые находятся на звездном поле около границы созвездия Южной Короны. Они находятся на расстоянии менее 500 световых лет от нас и блокируют свет от более далеких звезд галактики Млечный Путь. В самом центре снимка расположились несколько отражательных туманностей. (Фото Ignacio Diaz Bobillo):

Скопление галактик Abell 1689

Abell 1689 - скопление галактик в созвездии Девы. Это одно из наиболее больших и самое массивное из известных скоплений галактик, является гравитационной линзой, искажая свет галактик, находящихся за ним. Само скопление расположено на расстоянии 2.2 миллиарда световых лет (670 мегапарсек) от Земли.(Фото NASA, ESA, Hubble Heritage):

Плеяды

Рассеянное скопление в созвездии Тельца, иногда именуемое «Семь сестер»; одно из ближайших к Земле и одно из наиболее заметных для невооружённого глаза звездных скоплений. Пожалуй, это самое известное звездное скопление на небе. Звездное скопление Плеяд имеет около 12 световых лет в диаметре и содержит около 1 000 звезд. Общая масса звезд скопления оценивается в примерно 800 масс нашего Солнца. (Фото Roberto Colombari):

Туманность Креветка

У югу от от Антареса, в хвосте богатого туманностями созвездия Скорпиона, находится эмиссионная туманность IC 4628. Горячие массивные звезды, возраст которых всего лишь несколько миллионов лет, освещают туманность невидимым ультрафиолетовым светом. Астрономы называют это космическое облако туманностью Креветка. (Фото ESO):

Созвездия — это участки звездного неба. Чтобы лучше ориентироваться в звездном небе, древние люди стали выделять группы звезд, которые можно было связать в отдельные фигуры, похожие предметы, мифологических персонажей и животных. Такая система позволила людям организовать ночное небо, сделав каждый его участок легко узнаваемым. Это упростило изучение небесных тел, помогло измерять время, применять астрономические знание в сельском хозяйстве и ориентироваться по звездам. Звезды, которые мы видим на нашем небе словно на одном участке, на самом деле могут находиться крайне далеко друг от друга. В одном созвездии могут быть никак не связанные между собой звезды, как очень близкие, так и очень далекие от Земли.

Всего существует 88 официальных созвездий. В 1922 году Международным астрономическим союзом было официально признано 88 созвездий, 48 из которых были описаны еще древнегреческим астрономом Птолемеем в его звездном каталоге «Альмагест» около 150 г. до н.э. В картах Птолемея были пробелы, особенно это касалось южного неба. Что вполне логично — созвездия, описанные Птолемеем, охватывали ту часть ночного неба, которая видна с юга Европы. Остальные лакуны начали заполняться во времена великих географических открытий. В XIV веке голландские ученые Герард Меркатор, Питер Кейзер и Фредерик де Хаутман добавили к существующему списку созвездий новых, а польский астроном Ян Гевелий и французский Никола Луи де Лакайль довершили начатое Птолемеем. На территории России из 88-и созвездий можно наблюдать около 54-х.

Знания о созвездиях пришли к нам из древних культур. Птолемей составил карту звездного неба, но знаниями о созвездиях люди пользовались задолго до этого. Как минимум в VIII в до н.э., когда Гомер в своих поэмах «Илиада» и «Одиссея» упоминал Волопаса, Ориона и Большую Медведицу, люди уже группировали небо в отдельные фигуры. Считается, что основной массив знаний древних греков о созвездиях пришел к ним от египтян, которые, в свою очередь, унаследовали их от жителей Древнего Вавилона, шумеров или аккадов. Около тридцати созвездий выделялось уже жителями позднего бронзового века, в 1650−1050 гг. до н.э., судя по записям на глиняных табличках Древней Месопотамии. Отсылки к созвездиям можно найти и в древнееврейских библейских текстах. Самым примечательным созвездием, пожалуй, является созвездие Ориона: практически в каждой древней культуре оно имело свое название и почиталось как особенное. Так, в Древнем Египте его считали воплощением Осириса, а в Древнем Вавилоне называли «Верный пастух небес». Но самое удивительное открытие было сделано в 1972 году: в Германии был найден кусок слоновой кости мамонта, возрастом более 32 тысячи лет, на котором было вырезано созвездие Ориона.

Мы видим различные созвездия в зависимости от времени года. В течение года нашему взору предстают разные части неба (и разные небесные тела соответственно), потому что Земля совершает свой ежегодный вояж вокруг Солнца. Созвездия, которые мы наблюдаем ночью, это те, что расположены позади Земли на нашей стороне Солнца, т.к. днем, за яркими лучами Солнца, мы не в силах их разглядеть.

Чтобы лучше понять, как это работает, представьте себе, будто вы катаетесь на карусели (это Земля), из центра которой исходит очень яркий, ослепляющий свет (Солнце). Вы не сможете увидеть, что находится напротив вас из-за света, а сможете различить лишь то, что находится за пределами карусели. При этом картинка будет постоянно меняться, поскольку вы катаетесь по кругу. Какие именно созвездия вы наблюдаете на небе и в какое время года они появляются, зависит еще и от географической широты смотрящего.

Созвездия путешествуют с востока на запад, как Солнце. Как только начинает темнеть, в сумерках, в восточной части неба появляются первые созвездия, чтобы пройти по всему небосклону и исчезнуть с рассветом в западной его части. Из-за вращения Земли вокруг своей оси создается впечатление, что созвездия, как и Солнце, восходят и заходят. Созвездия, которые мы только что наблюдали на западном горизонте сразу после захода Солнца, вскоре исчезнут из нашего поля зрения, чтобы их заменили созвездия, которые находились выше во время заката всего лишь несколько недель назад.

Созвездия, возникающие на востоке, имеют суточный сдвиг около 1 градуса в день: завершение 360-градустного путешествия вокруг Солнца за 365 дней дает примерно такую же скорость. Ровно через год в то же самое время звезды займут на небе точно такое же положение.

Движение звезд — иллюзия и вопрос перспективы. Направление, в котором звезды движутся по ночному небу, обусловлено вращением Земли вокруг своей оси и действительно зависит от перспективы и от того, в какую сторону обращен лицом наблюдающий.

Глядя на север, созвездия, кажется, движутся против часовой стрелки, вокруг неподвижной точки ночного неба, так называемого северного полюса мира, расположенного возле Полярной звезды. Подобное восприятие связано с тем, что земля вращается с запада на восток, т. е. земля под вашими ногами движется направо, а звезды, как Солнце, Луна и планеты, над вашей головой следуют по направлению восток-запад, т. е. справа налево. Однако если вы повернетесь лицом на юг, звезды будут перемещаться словно по часовой стрелке, слева направо.

Зодиакальные созвездия — это те, через которые перемещается Солнце. Самые известные созвездия из 88-и существующих — зодиакальные. К ним относятся те, через которые за год проходит центр Солнца. Принято считать, что всего существует 12 зодиакальных созвездий, хотя фактически их 13: с 30 ноября по 17 декабря Солнце находится в созвездии Змееносца, но астрологи его к зодиакальным не причисляют. Все зодиакальные созвездия расположены вдоль видимого годового пути Солнца среди звезд, эклиптики, под наклоном 23,5 градусов к экватору.

У некоторых созвездий есть семьи — это группы созвездий, расположенных в одной области ночного неба. Как правило, они присваивают имена наиболее значимого созвездия. Самое «многодетное» — созвездие Геркулес, у которого целых 19 созвездий. К другим крупным семьям относятся Большая Медведица (10 созвездий), Персей (9) и Орион (9).

Созвездия-знаменитости. Самое большое созвездие — Гидра, оно простирается более чем на 3% ночного неба, в то время как наименьшее по площади, Южный Крест, занимает всего лишь 0,165% небосвода. Центавр может похвастаться наибольшим количеством видимых звезд: 101 звезда входит в знаменитое созвездие южного полушария неба. В созвездие Большого Пса входит самая яркая звезда нашего неба, Сириус, блеск которой равен −1,46m. А вот созвездие с названием Столовая Гора считается самым тусклым и не содержит звезд ярче 5-ой звездной величины. Напомним, в числовой характеристике яркости небесных тел чем меньше значение, тем ярче объект (яркость Солнца, например, составляет −26,7m).

Астеризм — это не созвездие. Астеризмом называют группу звезд с устоявшимся названием, например «Большой Ковш», который входит в созвездие Большая Медведица, или «Пояс Ориона» — три звезды, опоясывающие фигуру Ориона в одноименном созвездии. Иными словами, это фрагменты созвездий, которые закрепили за собой отдельное имя. Сам термин не является строго научным, скорее просто представляя собой дань традиции.

Вопрос о том, сколько звёзд на небе, волновал умы людей, как только первая звезда была замечена ими на небосклоне (причём задачу эту они решают до сих пор). Некоторые подсчёты астрономы всё-таки сделали, установив, что невооружённым взглядом на небе можно рассмотреть около 4,5 тыс. небесных светил, а в состав нашей галактики Млечный Путь входит около 150 млрд. звёзд. Учитывая, что Вселенная содержит несколько триллионов галактик, общее количество звёзд и созвездий, свет которых достигает земной поверхности, равняется септиллиону – и оценка эта лишь приблизительна.

Звезда — это огромных размеров газовый шар, излучающий свет и тепло (в этом состоит главное её отличие от планет, которые, будучи абсолютно тёмными телами, способны лишь отражать падающие на них световые лучи). Энергия порождает свет и тепло, возникшая в результате термоядерных реакций, происходящих внутри ядра: в отличие от планет, в состав которых входят как твёрдые, так и лёгкие элементы, небесные светила имеют в своем составе легкие частицы с незначительной примесью твёрдых веществ (например, Солнце почти на 74% состоит из водорода и на 25% – из гелия).

Температура небесных светил чрезвычайно раскалена: в результате большого количества термоядерных реакций температурные показатели звёздных поверхностей колеблются от 2 до 22 тыс. градусов Цельсия.

Поскольку вес даже самой маленькой звёздочки значительно превосходит массу самых крупных планет, небесные светила обладают достаточной гравитацией для того, чтобы удерживать вокруг себя все объекты меньших размеров, которые начинают крутиться вокруг них, образуя планетную систему (в нашем случае – Солнечную).

Вспыхивающие светила

Интересно, что в астрономии существует такое понятие, как «новые звёзды» – при этом речь идёт не о появлении новых небесных тел: на протяжении своего существования горячие небесные тела умеренной светимости периодически ярко вспыхивают, причём они настолько сильно начинают выделяться на небосводе, что люди в прежние времена считали, будто это рождаются новые звёзды.

В действительности анализ данных показал, что эти небесные светила существовали и раньше, но из-за вздутия поверхности (газообразной фотосферы) внезапно приобрели особую яркость, увеличив своё свечение в десятки тысяч раз, в результате чего создаётся впечатление, будто на небе появились новые звёзды. Возвращаясь к первоначальному уровню яркости, новые звёзды могут изменять свой блеск до 400 тыс. раз (при этом, если сама вспышка длится лишь несколько дней, их возврат к предыдущему состоянию нередко длится годами).

Жизнь небесных светил

Астрономы утверждают, что звёзды и созвездия образовываются до сих пор: согласно последним научным данным, лишь в нашей галактике ежегодно появляется около сорока новых небесных светил.

На первоначальном этапе своего образования новая звезда являет собой холодное разряженное облако межзвёздного газа, которое вращается вокруг своей галактики. Толчком для того чтобы в облаке начали происходить реакции, стимулирующие образование небесного светила, может послужить взорвавшаяся неподалёку сверхновая звезда (взрыв небесного тела в результате которого оно через некоторое время полностью разрушается).

Также вполне вероятными причинами может оказаться его столкновение с другим облаком или же на процесс могут повлиять столкнувшиеся друг с другом галактики, словом, всё, что способно воздействовать на газовое межзвёздное облако и заставить его сжиматься в шар под действием собственной гравитации.

Во время сжатия гравитационная энергия трансформируется в тепло в результате чего газовый шар чрезвычайно сильно нагревается. Когда температурные показатели внутри шара поднимаются до 15-20 К, начинают происходить термоядерные реакции в результате которых прекращается сжатие. Шар превращается в полноценное небесное светило, и на протяжении длительного времени внутри его ядра происходит преобразования водорода в гелий.

Когда запасы водорода заканчиваются, реакции останавливаются, формируется гелиевое ядро и структура небесного светила постепенно начинает изменяться: она становится более яркой, а ее внешние слои расширяются. После того как вес гелиевого ядра достигает максимальных показателей, небесное тело начинает уменьшаться, температура подниматься.

Когда температурные показатели достигают 100 млн. К, внутри ядра возобновляются термоядерные процессы, во время которых гелий преобразовывается в твёрдые металлы: гелий – углерод – кислород – кремний – железо (когда ядро становится железным, все реакции полностью прекращаются). В результате яркая звезда, увеличившись во сто крат, превращается в Красного гиганта.

Сколько именно проживёт то или иное светило, во многом зависит от размера: небесные тела малой величины сжигают запасы водорода очень медленно и вполне способны просуществовать миллиарды лет. Из-за недостаточной массы, в них не происходят реакций с участием гелия, и после остывания, они продолжают излучать небольшое количество электромагнитного спектра.

Жизнь светил средних параметров, среди которых и Солнце, составляет около 10 млрд. После этого периода их поверхностные слоя обычно превращаются в туманность с абсолютно безжизненным ядром внутри. Это ядро некоторое время спустя трансформируется в гелиевый белый карлик, диаметром ненамного больше Земли, затем темнеет и становится невидимым.

Если же небесное светило средних размеров было довольно крупное, оно сначала превращается в чёрную дыру, а затем на её месте вспыхивает сверхновая звезда.

А вот продолжительность существования сверхмассивных светил (напр., Полярная звезда) длится лишь несколько миллионов лет: в горячих и больших небесных телах водород сгорает чрезвычайно быстро. После того как огромное небесное тело заканчивает своё существование, на его месте происходит взрыв чрезвычайно огромной силы – и возникает сверхновая звезда.

Взрывы во Вселенной

Сверхновой звездой астрономы называют взрыв звезды, во время которого объект почти полностью разрушается. Через несколько лет объём сверхновой звезды увеличивается настолько, что она становится полупрозрачной и очень разреженной – и эти остатки можно увидеть ещё на протяжении нескольких тысяч лет, после чего она темнее и трансформируется в тело, полностью состоящее из нейтронов. Интересно, что явление это нередкое и в галактике происходит раз в тридцать лет.

Классификация

Большую часть видимых нам небесных светил относят к звёздам главной последовательности, то есть к небесным телам, внутри которых происходят термоядерные процессы, вызывающие преобразование водорода в гелий. Астрономы подразделяют их в зависимости от их цвета и температурных показателей на следующие классы звёзд:

• Голубые, температура: 22 тыс. градусов Цельсия (класс О);
• Бело-голубые, температура: 14 тыс. градусов Цельсия (класс В);
• Белые, температура: 10 тыс. градусов Цельсия (класс А);
• Бело-жёлтые, температура: 6,7 тыс. градусов Цельсия (класс F);
• Жёлтые, температура: 5,5 тыс. градусов Цельсия (класс G);
• Желто-оранжевые, температура: 3,8 тыс. градусов Цельсия (класс К);
• Красные, температура: 1,8 тыс. градусов Цельсия (класс М).

Кроме светил главной последовательности, учёные выделяют следующие типы небесных светил:

• Коричневые карлики – слишком малые небесные тела, чтобы внутри ядра мог начаться процесс преобразования водорода в гелий, поэтому они не являются полноценными звёздами. Сами по себе они чрезвычайно тусклые и учёные узнали об их существовании лишь по выделяемому ими инфракрасному излучению.
• Красные гиганты и сверхгиганты – несмотря на свою низкую температуру (от 2,7 до 4,7 тыс. градусов Цельсия), это чрезвычайно яркая звезда, инфракрасное излучение которой достигает максимальных показателей.
• Типа Вольфа-Райе – излучение отличается тем, что в нём присутствует ионизированный гелий, водород, углерод, кислород и азот. Это очень горячая и яркая звезда, являющаяся гелиевыми остатками огромных небесных светил, которые на определённом этапе развития скинули свою массу.
• Типа Т Тельца – относятся к классу переменных звёзд, а также к таким классам, как F, G, K, M, . Имеют большой радиус, обладают высокой яркостью. Увидеть эти светила можно возле молекулярных облаков.
• Яркие голубые переменные (второе название – переменные типа S Золотой Рыбы) – чрезвычайно яркие пульсирующие гипергиганты, чья яркость может превышать яркость Солнца в миллион раз и быть тяжелее в 150 раз. Считается, что небесное светило этого типа – самая яркая звезда во Вселенной (встречается, правда, очень редко).
• Белые карлики – умирающие небесные светила, в которые преобразуются светила средних размеров;
• Нейтронные звезды – также относятся к умирающим небесным телам, которые после гибели образуют более крупные светила, чем Солнце. Ядро в них уменьшается до тех пор, пока не преобразуется в нейтроны.

Путеводная нить моряков

Одной из наиболее известных небесных светил нашего небосклона является Полярная звезда из созвездия Малая Медведица, почти никогда не меняющая своего положения на небосклоне относительно определённой широты. В любое время года она указывает на север, из-за чего получила второе своё название – Северная звезда.

Естественно, легенда о том, что Полярная звезда не двигается, далека от истины: как и любое другое небесное тело, она совершает обороты. Северная звезда уникальна тем, что она ближе всех находится к северному полюсу – на расстоянии около одного градуса. А потому из-за угла наклона Полярная звезда кажется неподвижной, и вот уже на протяжении не одного тысячелетия служит великолепным ориентиром для моряков, пастухов, путешественников.

Надо заметить, что Северная звезда сместится, если наблюдатель изменит своё местоположение, так как полярная звезда изменяет свою высоту в зависимости от географической широты. Эта особенность давала возможность морякам, при измерении угла наклона между горизонтом и Полярной звездой, определять своё месторасположение.

В действительности Полярная звезда состоит из трёх объектов: недалеко от неё расположены две звезды-спутника, которые связаны с ней силами взаимного притяжения. При этом сама Полярная звезда относится к гигантам: её радиус почти в 50 раз больше радиуса Солнца, а светимость превышает в 2,5 тыс. раз. Это значит, что Северная звезда будет иметь крайне непродолжительную жизнь, а потому, несмотря на относительно молодой возраст (не более 70 млн. лет), Полярная звезда считается старой.

Интересно, что в списке самых ярких звёзд, Северная звезда находится на 46 месте – именно поэтому в городе на ночном небе, освещенном уличными фонарями, Полярная звезда практически никогда не видна.

Падающие светила

Порой, посмотрев на небо, можно увидеть, как по небу проносится упавшая звезда, яркая светящаяся точка – иногда одна, иногда несколько. Выглядит это так, будто звезда упала, а на ум сразу приходит легенда о том, что когда на глаза попадается упавшая звезда, нужно загадать желание – и оно непременно сбудется.

Мало кто задумывается, что в действительности – это метеориты, летящие к нашей планете из космоса, которые столкнувшись с атмосферой Земли, оказались настолько раскалены, что стали гореть и походить на яркую летящую звёздочку, получившую понятие «упавшая звезда». Как ни странно, явление это нередкое: если следить за небом постоянно, увидеть, как звезда упала, можно практически каждую ночь – на протяжении суток в атмосфере нашей планеты сгорает около сотни миллионов метеоров и около ста тонн очень мелких пылевых частиц.

В некоторые годы упавшая звезда показывается на небосклоне намного чаще, чем обычно, а если она при этом не одна, земляне имеют возможность наблюдать за метеорным потоком – несмотря на то, что кажется, будто звезда упала на поверхность нашей планеты, почти все небесные тела потока сгорают в атмосфере.

Появляются они в таком количестве, когда комета приближается к Солнцу, нагревается и частично разрушается, отдавая в космос определенное количество камней. Если проследить траекторию метеоритов, создаётся обманчивое впечатление, будто все они летят из одной точки: движутся они по параллельным траекториям и каждая упавшая звезда имеет свою.

Интересно, что многие из этих метеорных потоков возникают в один и тот же период года и земляне имеют возможность увидеть падение звезды довольно продолжительное время – от нескольких часов, до нескольких недель.

И только метеориты крупных размеров, обладающие достаточной массой, способны достигнуть земной поверхности, и если в это время такая звезда упала недалеко от населённого пункта, например, это случилось несколько лет назад в Челябинске, то это может вызвать чрезвычайно разрушительные последствия. Иногда упавшая звезда может быть не одна, что именуют метеоритным дождем.

> Звезды

Звезды – массивные газовые шары: история наблюдений, названия во Вселенной, классификация с фото, рождение звезды, развитие, двойные звезды, список самых ярких.

Звезды - небесные тела и гигантские светящиеся сферы плазмы. Только в нашей галактике Млечный Путь их насчитывают миллиарды, включая Солнце. Не так давно мы узнали, что некоторые из них еще и располагают планетами.

История наблюдений за звездами

Сейчас можно легко купить телескоп и наблюдать на ночным небом или воспользоваться телескопами онлайн на нашем сайте. С древних времен звезды на небе играли важную роль во многих культурах. Они отметились не только в мифах и религиозных историях, но и послужили первыми навигационными инструментами. Именно поэтому астрономия считается одной из древнейших наук. Появление телескопов и открытие законов движения и гравитации в 17 веке помогли понять, что все звезды напоминают наше , а значит подчиняются тем же физическим законам.

Изобретение фотографии и спектроскопии в 19 веке (исследование длин волн света, исходящих от объектов) позволили проникнуть в звездный состав и принципы движения (создание астрофизики). Первый радиотелескоп появился в 1937 году. С его помощью можно было отыскать невидимое звездное излучение. А в 1990 году удалось запустить первый космический телескоп Хаббл, способный получить наиболее глубокий и детализированный взгляд на Вселенную (качественные фото Хаббла для различных небесных тел можно найти на нашем сайте).

Наименование звезд Вселенной

Древние люди не обладали нашими техническими преимуществами, поэтому в небесных объектах узнавали образы различных существ. Это были созвездия, о которых сочиняли мифы, чтобы запомнить названия. Причем практически все эти имена сохранились и используются сегодня.

В современном мире насчитывается (среди них 12 относятся к зодиакальным). Самая яркая звезда получает обозначение «альфа», вторая – «бета», а третья – «гамма». И так продолжается до конца греческого алфавита. Есть звезды, которые отображают части тела. Например, ярчайшая звезда Ориона (Альфа Ориона) – «рука (подмышка) великана».

Не стоит забывать, что все это время составлялось множество каталогов, чьи обозначения используют до сих пор. Например, Каталог Генри Дрейпера предлагает спектральную классификацию и позиции для 272150 звезд. Обозначение Бетельгейзе – HD 39801.

Но звезд на небе невероятно много, поэтому для новых используют аббревиатуры, обозначающие звездный тип или каталог. К примеру, PSR J1302-6350 – пульсар (PSR), J – используется система координат «J2000», а последние две группы цифр – координаты с кодами широты и долготы.

Звезды все одинаковые? Ну, когда наблюдаешь без использования техники, то они лишь слегка отличаются по яркости. Но ведь это всего лишь огромные газовые шары, так? Не совсем. На самом деле, у звезд есть классификация, основанная на их главных характеристиках.

Среди представителей можно встретить голубых гигантов и крошечных коричневых карликов. Иногда попадаются и причудливые звезды, вроде нейтронных. Погружение во Вселенную невозможно без понимания этих вещей, поэтому давайте познакомимся со звездными типами поближе.

Большая часть вселенских звезд находится в стадии главной последовательности. Можно вспомнить Солнце, Альфа Центавра А и Сирус. Они способны кардинально отличаться по масштабности, массивности и яркости, но выполняют один процесс: трансформируют водород в гелий. При этом производится огромный энергетический всплеск. Такая звезда переживает ощущение гидростатического баланса. Гравитация заставляет объект сжиматься, но ядерный синтез выталкивает его наружу. Эти силы работают на уравновешивании, и звезде удается сохранять форму сферы. Размер зависит от массивности. Черта – 80 масс Юпитера. Это минимальная отметка, при которой возможно активировать процесс плавления. Но в теории максимальная масса – 100 солнечных.

Если топлива нет, то у звезды больше не хватает массы, чтобы продлить ядерный синтез. Она превращается в белого карлика. Внешнее давление не работает, и она сокращается в размерах из-за силы тяжести. Карлик продолжает сиять, потому что все еще остаются горячие температуры. Когда он остынет, то обретет фоновую температуру. На это уйдут сотни миллиардов лет, поэтому пока просто невозможно найти ни единого представителя. Планетные системы белых карликов Астрофизик Роман Рафиков о дисках вокруг белых карликов, кольцах Сатурна и будущем Солнечной системы Компактные звезды Астрофизик Александр Потехин о белых карликах, парадоксе плотности и нейтронных звездах:

Цефеиды – звезды, пережившие эволюцию из главной последовательности к полосе неустойчивости Цефеиды. Это обычные радио-пульсирующие звезды с заметной связью между периодичностью и светимостью. За это их ценят ученые, ведь они являются превосходными помощниками в определении дистанций в пространстве. Они также демонстрируют перемены лучевой скорости, соответствующие фотометрическим кривым. У более ярких наблюдается длительная периодичность. Классические представители – сверхгиганты, чья масса в 2-3 раза превосходит солнечную. Они пребывают в моменте сжигания топлива на этапе главной последовательности и трансформируются в красных гигантов, пересекая линию неустойчивости цефеид.

Если говорить точнее, то понятие «двойная звезда» не отображает реальную картинку. На самом деле, перед нами звездная система, представленная двумя звездами, совершающими обороты вокруг общего центра масс. Многие совершают ошибку и принимают за двойную звезду два объекта, которые кажутся расположенными близко при наблюдении невооруженным глазом. Ученые извлекают из этих объектов пользу, потому что они помогают вычислить массу отдельных участников. Когда они передвигаются по общей орбите, то вычисления Ньютона для гравитации позволяют с невероятной точностью рассчитать массу. Можно выделить несколько категорий в соответствии с визуальными свойствами: затмевающие, визуально бинарные, спектроскопические бинарные и астрометрические. Затмевающие – звезды, чьи орбиты создают горизонтальную линию от места наблюдения. То есть, человек видит двойное затмение на одной плоскости (Алголь). Визуальные – две звезды, которые можно разрешить при помощи телескопа. Если одна из них светит очень ярко, то бывает сложно отделить вторую.

Формирование звезды

Давайте внимательнее изучим процесс рождения звезды. Сначала мы видим гигантское медленно вращающееся облако, наполненное водородом и гелием. Внутренняя гравитация заставляет его сворачиваться внутрь, из-за чего вращение ускоряется. Внешние части трансформируются в диск, а внутренние в сферическое скопление. Материал разрушается, становясь горячее и плотнее. Вскоре появляется шарообразная протозведа. Когда тепло и давление вырастают до 1 миллиона °C, атомные ядра сливаются и зажигается новая звезда. Ядерный синтез превращает небольшое количество атомной массы в энергию (1 грамм массы, перешедший в энергию, приравнивается к взрыву 22000 тонн тротила). Посмотрите также объяснение на видео, чтобы лучше разобраться в вопросе звездного зарождения и развития.

Эволюция протозвездных облаков

Астроном Дмитрий Вибе об актуализме, молекулярных облаках и рождении звезды:

Рождение звезд

Астроном Дмитрий Вибе о протозвездах, открытии спектроскопии и гравотурбулентной модели звездообразования:

Вспышки на молодых звездах

Астроном Дмитрий Вибе о сверхновых, типах молодых звезд и вспышке в созвездии Ориона:

Звездная эволюция

Основываясь на массе звезды, можно определить весь ее эволюционный путь, так как он проходит по определенным шаблонным этапам. Есть звезды промежуточной массы (как Солнце) в 1.5-8 раз больше солнечной массы, более 8, а также до половины солнечной массы. Интересно, что чем больше масса звезды, тем короче ее жизненный срок. Если она достигает меньше десятой части солнечной, то такие объекты попадают в категорию коричневых карликов (не могут зажечь ядерный синтез).

Объект с промежуточной массой начинает существование с облака, размером в 100000 световых лет. Для сворачивания в протозвезду температура должна быть 3725°C. С момента начала водородного слияния может образоваться Т Тельца – переменная с колебаниями в яркости. Последующий процесс разрушения займет 10 миллионов лет. Дальше ее расширение уравновесится сжатием силы тяжести, и она предстанет в виде звезды главной последовательности, получающей энергию от водородного синтеза в ядре. Нижний рисунок демонстрирует все этапы и трансформации в процессе эволюции звезд.

Когда весь водород переплавится в гелий, гравитация сокрушит материю в ядро, из-за чего запустится стремительный процесс нагрева. Внешние слои расширяются и охлаждаются, а звезда становится красным гигантом. Далее начинает сплавляться гелий. Когда и он иссякает, ядро сокращается и становится горячее, расширяя оболочку. При максимальной температуре внешние слои сдуваются, оставляя белый карлик (углерод и кислород), температура которого достигает 100000 °C. Топлива больше нет, поэтому происходит постепенно охлаждение. Через миллиарды лет они завершают жизнь в виде черных карликов.

Процессы формирования и смерти у звезды с высокой массой происходят невероятно быстро. Нужно всего 10000-100000 лет, чтобы она перешла от протозвезды. В период главной последовательности это горячие и голубые объекты (от 1000 до миллиона раз ярче Солнца и в 10 раз шире). Далее мы видим красного сверхгиганта, начинающего сплавлять углерод в более тяжелые элементы (10000 лет). В итоге формируется железное ядро с шириною в 6000 км, чье ядерное излучение больше не может противостоять силе притяжения.

Когда масса звезды приближается к отметке в 1.4 солнечных, электронное давление больше не может удерживать ядро от крушения. Из-за этого формируется сверхновая. При разрушении температура поднимается до 10 миллиардов °C, разбивая железо на нейтроны и нейтрино. Всего за секунду ядро сжимается до ширины в 10 км, а затем взрывается в сверхновой типа II.

Если оставшееся ядро достигало меньше 3-х солнечных масс, то превращается в нейтронную звезду (практически из одних нейтронов). Если она вращается и излучает радиоимпульсы, то это . Если ядро больше 3-х солнечных масс, то ничто не удержит ее от разрушения и трансформации в .

Звезда с малой массой тратит топливные запасы так медленно, то станет звездой главной последовательности только через 100 миллиардов – 1 триллион лет. Но возраст Вселенной достигает 13.7 миллиардов лет, а значит такие звезды еще не умирали. Ученые выяснили, что этим красным карликам не суждено слиться ни с чем, кроме водорода, а значит, они никогда не перерастут в красных гигантов. В итоге, их судьба – охлаждение и трансформация в черные карлики.

Термоядерные реакции и компактные объекты

Астрофизик Валерий Сулейманов о моделировании атмосфер, «большом споре» в астрономии и слиянии нейтронных звезд:

Астрофизик Сергей Попов о расстоянии до звезд, образовании черных дыр и парадоксе Ольберса:

Мы привыкли, что наша система освещается исключительно одной звездой. Но есть и другие системы, в которых две звезды на небе вращаются по орбите относительно друг друга. Если точнее, только 1/3 звезд, похожих на Солнце, располагаются в одиночестве, а 2/3 – двойные звезды. Например, Проксима Центавра – часть множественной системы, включающей Альфа Центавра А и B. Примерно 30% звезд в многократные.

Этот тип формируется, когда две протозвезды развиваются рядом. Одна из них будет сильнее и начнет влиять гравитацией, создавая перенос массы. Если одна предстанет в виде гиганта, а вторая – нейтронная звезда или черная дыра, то можно ожидать появления рентгеновской двойной системы, где вещество невероятно сильно нагреется – 555500 °C. При наличии белого карлика, газ из компаньона может вспыхнуть в виде новой. Периодически газ карлика накапливается и способен мгновенно слиться, из-за чего звезда взорвется в сверхновой типа I, способной затмить галактику своим сиянием на несколько месяцев.

Релятивистские двойные звезды

Астрофизик Сергей Попов об измерении массы звезды, черных дырах и ультрамощных источниках:

Свойства двойных звезд

Астрофизик Сергей Попов о планетарных туманностях, белых гелиевых карликах и гравитационных волнах:

Характеристика звезд

Яркость

Для описания яркости звездных небесных тел используют величину и светимость. Понятие величины основывается еще на работах Гиппарха в 125 году до н.э. Он пронумеровал звездные группы, полагаясь на видимую яркость. Самые яркие – первая величина, и так до шестой. Однако расстояние между и звездой способно влиять на видимый свет, поэтому сейчас добавляют описание фактической яркости – абсолютная величина. Ее вычисляют при помощи видимой величины, как если бы она составляла 32.6 световых лет от Земли. Современная шкала величин поднимается выше шести и опускается ниже единицы (видимая величина достигает -1.46). Ниже можете изучить список самых ярких звезд на небе с позиции наблюдателя Земли.

Список самых ярких звезд видимых с Земли

Другие известные звезды:

Светимость звезды – скорость излучения энергии. Ее измеряют при помощи сравнения с солнечной яркостью. Например, Альфа Центавра А в 1.3 ярче Солнца. Чтобы произвести те же вычисления по абсолютной величине, придется учитывать, что 5 по шкале абсолютной приравнивается к 100 на отметке светимости. Яркость зависит от температуры и размера.

Цвет

Вы могли заметить, что звезды отличаются по цвету, который, на самом деле, зависит от поверхностной температуры.

Каждая звезда обладает одним цветом, но производит широкий спектр, включая все виды излучения. Разнообразные элементы и соединения поглощают и выбрасывают цвета или длины волн цвета. Изучая звездный спектр, можно разобраться в составе.

Поверхностная температура

Температура звездных небесных тел измеряется в кельвинах с температурой нуля, равной -273.15 °C. Температура темно-красной звезды – 2500К, ярко-красной – 3500К, желтой – 5500К, голубой – от 10000К до 50000К. На температуру частично влияет масса, яркость и цвет.

Размер

Размер звездных космических объектов определяется в сравнении с солнечным радиусом. У Альфа Центавра А – 1.05 солнечных радиусов. Размеры могут быть разными. Например, нейтронные звезды в ширину простираются на 20 км, а вот сверхгиганты – в 1000 раз больше солнечного диаметра. Размер влияет на звездную яркость (светимость пропорциональна квадрату радиуса). На нижних рисунках можно рассмотреть сравнение размеров звезд Вселенной, включая сопоставление с параметрами планет Солнечной системы.

Сравнительные размеры звезд

Масса

Здесь также все вычисляется в сравнении с солнечными параметрами. Масса Альфа Центавра А – 1.08 солнечных. Звезды с одинаковыми массами могут не сходиться по размерам. Масса звезды влияет на температуру.

Которое мы видим как маленькую светящуюся точку в ночном небе. На самом деле все звезды - это огромные шары, состоящие из раскаленных газов. В их состав входит девяносто процентов водорода, чуть менее десяти процентов гелия, а в остальной части - различные примеси. В центре шара температура составляет примерно шесть миллионов градусов. Эта величина соответствует тому пределу, который позволяет свободно протекать В ходе этого химического процесса происходит превращение водорода в гелий. В результате выделяется огромное количество которая передается в космическое пространство в виде яркого света.

Что такое то же самое, что и Солнце. При этом малые звезды по размеру меньше нашего светила в десять раз, а большие превышают его параметры в сто пятьдесят раз.

Часто в ответ на вопрос о том, что такое звезда, астрономы называют эти главными телами, находящимися во Вселенной. Все дело в том, что именно в них заключается основной объем светящегося вещества, который можно встретить в космическом пространстве.

Звезды на небе, которые мы можем наблюдать в телескоп, часто бывают окружены туманностями, имеющими различную форму. Эти новообразования, которые представляют собой облака из газа и пыли, в любой момент могут начать процесс уплотнения. При этом они сожмутся в фигуру в виде шара и разогреются до значительной температуры. Когда тепловой режим достигнет шести миллионов градусов, начнется термоядерное взаимодействие, то есть образуется новое небесное тело.

Учеными выделены различные виды звезд. Они подразделяются по своей массе и свечению. Возможно разделение и по этапам эволюционного процесса.

Класс, который содержит в себе звезды, у которых излучаемая энергия уравновешивается с энергией термоядерных реакций, подразделяет их по виду свечения на:

Голубые;

Бело-голубые;

Бело-желтые;

Красные;

Оранжевые.

Максимальная температура наблюдается у звезд, имеющих голубое свечение, минимальная - у красных. Наше Солнце относится к желтому виду светил. Возраст его превышает четыре с половиной миллиарда лет. Температура ядра, которую рассчитали ученые, составляет 13,5 млн К, а короны - 1,5 млн К.

Что такое звезда-гигант? К этому виду светил относят огненные тела, обладающие массой и диаметрами, превосходящими Солнце в несколько десятков тысяч раз. Гиганты, издающие красное свечение, находятся на определенной эволюционной стадии. Диаметр звезды возрастает к тому времени, когда в ее ядре полностью выгорает водород. При этом снижается температура горения газов и на миллионы километров распространяется красное свечение. К звездам-гигантам относят VV Цефея А, VY Большого Пса, KW Стрельца и многие другие.

Есть среди небесных светил и карлики. Их диаметр намного меньше размеров нашего Солнца. Существуют карлики:

Белые (остывающие);

Желтые (аналогичные Солнцу);

Коричневые (часто рассматриваются в качестве планет);

Красные (относительно холодные);

Черные (окончательно остывшие и безжизненные).

Существует также вид переменных звезд. Эти светила представляют собой тела, которые хотя бы раз за всю историю наблюдения меняли свой блеск и динамику развития. К ним относят:

Вращающиеся;

Пульсирующие;

Эруптивные;

Прочие нестабильные, новые, а также труднопрогнозируемые светила.

Такие звезды, которые представлены в основном ярко-голубыми и гиперновыми, весьма специфичны и изучены мало. Каждая из них является результатом сопротивления материи и работы сил гравитации.

К звездам относят также Считается, что это одна из ступеней эволюционного процесса небесных тел. Свечение такое тело не излучает, однако определенные его характеристики ставят его в один ряд со звездами.