Диаграмма спектр-светимость

Солнце по физическим параметрам относится к средним звездам — оно имеет среднюю температуру, среднюю светимость и т. д. По статистике, среди множества различных тел больше всего таких, которые имеют средние параметры. Например, если измерить рост и массу большого количества людей различного возраста, то больше будет людей со средними величинами этих параметров. Астрономы решили проверить, много ли в космосе таких звезд, как наше Солнце. Для этой цели Э. Герцшпрунг (1873—1967) и Г. Рессел (1877—1955) предложили диаграмму, на которой можно обозначить место каждой звезды, если известны ее температура и светимость. Ее назвали диаграмма спектр-светимость, или диаграмма Герцшпрунга-Рессела. Она имеет вид графика, на котором по оси абсцисс отмечают спектральный класс или температуру звезды, а по оси ординат — светимость (рис. 13.6).

Рис. 13.6. Диаграмма Герцшпрунга-Рессела. По оси абсцисс отмечена температура звезд, по оси ординат — светимость. Солнце имеет температуру 5780 К и светимость 1. Холодные звезды на диаграмме расположены справа (красного цвета), а более горячие — слева (синего цвета). Звезды, излучающие больше энергии, находятся выше Солнца, а звезды-карлики — ниже. Большинство звезд, к которым относится и Солнце, находятся в узкой полосе, которую называют главной последовательностью звезд

Если Солнце — средняя звезда, то на диаграмме должно быть скопление точек вблизи того места, которое занимает Солнце. То есть большинство звезд должны быть желтого цвета с такой же светимостью, как Солнце. Каково же было удивление астрономов, когда оказалось, что в космосе не нашли звезды, которую можно считать копией Солнца. Большинство звезд на диаграмме оказались в узкой полосе, которую называют главной последовательностью. Диаметры звезд главной последовательности отличаются в несколько раз, а их светимость по закону Стефана-Больцмана (см. § 13) определяется температурой поверхности. В эту полосу вошли Солнце и Сириус. Существенная разница в температуре на поверхности звезд различных спектральных классов объясняется разной массой этих светил: чем больше масса звезды, тем больше ее светимость. Например, звезды главной последовательности спектральных классов О и В в несколько раз массивнее Солнца, а красные карлики имеют массу в десятки раз меньшую, чем солнечная.

Отдельно от главной последовательности на диаграмме находятся белые карлики (слева внизу) и красные сверхгиганты (справа сверху), которые имеют примерно одинаковую массу, но значительно отличаются по размерам. Гиганты спектрального класса М имеют почти такую же массу, как белые карлики спектрального класса В, поэтому средние плотности этих звезд существенно различаются. Например, радиус красного гиганта Бетельгейзе в 400 раз больший радиуса Солнца, но масса этих звезд почти одинакова, поэтому красные гиганты спектрального класса М имеют среднюю плотность в миллионы раз меньшую, чем плотность земной атмосферы. Типичным представителем белых карликов является спутник Сириуса.

Главная загадка диаграммы спектр-светимость заключается в том, что в космосе астрономы еще не нашли хотя бы две звезды с одинаковыми физическими параметрами — массой, температурой, светимостью, радиусом. Наверное, в течение эволюции звезды меняют свои физические параметры, поэтому маловероятно, что мы сможем отыскать в космосе еще одну звезду, которая зародилась одновременно с нашим Солнцем, имея тождественные начальные параметры.

Физические характеристики звезд: светимость, температура, радиус, плотность — существенно разнятся между собой. Между этими характеристиками существует взаимосвязь, отражающая эволюционный путь звезды. Солнце по своим параметрам относится к желтым звездам, находящимся в состоянии равновесия, и не меняющим своих размеров в течение миллиардов лет. В космосе существуют звезды-гиганты, которые в тысячи раз больше Солнца, и звезды-карлики, радиус которых меньший радиуса Земли.

Внесолнечные планеты

Для человека самым «обыденным» объектом во Вселенной являются планеты. Да, многие слышали про звёзды, про туманности и сверхскопления. Но в силу высокой температуры, звёзды недоступны человечеству. Да и будущие космонавты будут иметь дело именно с планетами и их спутниками.

Естественно, все знают про 8 планет Солнечной Системы. Некоторые слышали о существовании планетоидов — карликовых планет на фронтире нашей системы. Но немногие знают, что существуют «экзопланеты» — планетарные тела, расположенные вне пределов Солнечной Системы. Как и в нашей системе, экзопланеты могут быть землеподобными и пригодными для жизни — но также они могут быть и абсолютно неприспособленными даже для простой высадки. О 8 самых известных экзопланетах мы сегодня и расскажем.

Сколько всего открыто экзопланет?

Удивительно, но до 1995 года ни один астроном не мог наверняка сказать, есть ли за пределами нашей системы экзопланеты или нет. Только наличие мощных телескопов вроде «Кеплера» и исследование Вселенной при помощи высокочастотного излучения позволили за короткий промежуток открыть около 3500 планет за пределами пояса Койпера.

Помимо уже открытых планет, примерно 5000 небесных тел ожидают официального «признания». В целом, современные учёные уверены: любая звезда меньше бело-голубого гиганта обязательно имеет несколько планет на своей орбите. Бело-голубые и голубые гиганты слишком молоды для того, чтобы вокруг них смогли сформировать планеты.

Самыми же необычными (но пока, к сожалению, необнаруженными) будут являться планеты-странники — небесные тела, которые свободно летают по Галактике, будучи «выброшенными» своими умирающими звёздами. Пока достоверных данных о наличии таких планет нет, но астрономы полагают, что такие небесные тела могут существовать.

Задания