Белые карлики, нейтронные звезды, черные дыры

Основные характеристики звезд.

1.1. Температура и цвет звезд.

Среди звезд встречаются в сотни тысяч раз более мощные, чем Солнце, и звезды со светимостями в десятки тысяч раз меньшими, чем у нашего Солнца.

Определения температур поверхности звезд показали, что от температуры поверхности звезды зависит ее видимый цвет и наличие спектральных линий поглощения тех или иных химических элементов в ее спектре.

Рисунок 1 – спектральная классификация звезд

 

1.2. Диаграмма Герцшпрунга-Рессела

Диаграмма «Спектр-светимость» показывает связь между спектральным классом звезды и ее светимостью. Выделяют четыре группы звезд:

· Главная последовательность (Солнце, Сириус и прочие звезды, чьи плотности сравнимы с солнечной плотностью).

· Красные гиганты (в основном звезды красного цвета с радиусами, в десятки раз превышающими солнечный, например Арктур).

· Сверхгиганты (звезды со светимостями, в десятки и сотни тысяч раз превышающими солнечную. Звезда Бетельгейзе имеет массу в 15 раз больше солнечной, ее радиус превышает радиус Солнца в 1000 раз. Ее плотность более чем в 60000 раз меньше плотности воздуха).

· Белые калики (звезды со светимостями в сотни и тысячи раз меньше солнечной, радиус почти в сто раз меньше солнечного. Звезда Сириус В – спутник Сириуса).

Рисунок 2 – Спектр-светимость.

1.3. Массы звезд.

Массы звезд удалось измерить только у звезд, входящих в состав двойных систем. Масса определялась по параметрам орбит звезд и периоду их обращения вокруг друг друга с использованием третьего обобщенного закона Кеплера.

Выявленная зависимость: чем больше масса звезды, тем больше ее светимость.

 

Белые карлики, нейтронные звезды, черные дыры.

Эти звезды были названы белыми карликами, так как сначала среди них были обнаружены звезды белого цвета, а значительно позже – желтого и других цветов.

2.1. Белые карлики.

Размеры белых карликов небольшие, сравнимы с размерами Земли, но их массы ближе к массе Солнца. Из-за высокой плотности атомы внутри белых карликов раздавлены, электроны не связаны с ядрами и ведут себя независимо от них. В отличие от других звезд термоядерные реакции в недрах белых карликов не протекают. Их недры состоят из ядер гелия и других тяжелых элементов.

Эти звезды светят за счет запасов тепловой энергии, выработанной в процессе предыдущих этапов эволюции. Через миллиарды лет запасы такой энергии иссякнут, белые карлики остынут и перестанут светиться.

2.2. Нейтронные звезды.

В 1967 году астрономы с помощью радиотелескопов обнаружили удивительные радиоисточники, которые испускали периодические импульсы радуиоизлучения. Эти объекты назвали пульсарами.

 Высокая стабильность периода, доступная только в современных атомных часах, заставила вначале предположить, что астрономы имеют дело с сигналами, посылаемыми внеземными цивилизациями.

В конце концов было доказано, что за явление пульсара ответственны быстро вращающиеся нейтронные звезды с сильным магнитным полем.

Вещество звезды состоит из плотно упакованных нейтронов. По этой причине такие звезды получили название нейтронных звезд.

2.3. Черные дыры.

В конце XVIII в. известный астроном и математик П.Лаплас привел простые, основанные на теории тяготения Ньютона рассуждения, которые позволили предсказать существование необычных объектов, получивших название черные дыры.

Черные дыры благодаря своему гравитационному полю могут захватывать вещество, находящееся в окружающем пространстве.

В настоящее время обнаружены черные дыры в составе двойных звездных систем. Так, в созвездии Лебедя наблюдается тесная двойная система: одна из звезд, излучающая видимый свет – обычная звезда спектрального класса В, другая невидимая звезда малого размера излучает рентгеновские лучи и имеет массу около 10 масс Солнца. Эта звезда представляет собой черную дыру размером около 30 км.

Рисунок 3 – Черная дыра

Рентгеновское излучение испускает не сама черная дыра, а нагретый до нескольких миллионов градусов газовый диск, вращающийся вокруг черной дыры радиусом около 200 км. Этот диск состоит из вещества, которое черная дыра своим тяготением вытягивает из яркой звезды.