Основная (гарвардская) спектральная классификация

Современная (гарвардская) спектральная классификация звёзд, разработанная в Гарвардской обсерватории в 1890—1924 годах, является температурной классификацией, основанной на виде и относительной интенсивности линий поглощения и испускания спектров звёзд.

 

Рис. 13.4. Интенсивность излучения космических тел с разной температурой. Горячие звезды излучают больше энергии в синей части спектра, холодные звезды — в красной. Планеты излучают энергию преимущественно в инфракрасной части спектра

Обычно в спектре каждой звезды есть темные линии поглощения, которые образуются в разреженной атмосфере звезды и в атмосфере Земли и показывают химический состав этих атмосфер. Оказалось, что все звезды имеют почти одинаковый химический состав, так как основные химические элементы во Вселенной — водород и гелий, а основное отличие различных спектральных классов обусловлено температурой звездных фотосфер.

Радиусы звезд

Для определения радиуса звезды нельзя использовать геометрический метод, потому что звезды находятся настолько далеко от Земли, что даже в большие телескопы еще до недавнего времени невозможно было измерить их угловые размеры — все звезды имеют вид одинаковых светлых точек. Для определения радиуса звезды астрономы используют закон Стефана-Больцмана:

 (13.7)

где Q — энергия, излучаемая единицей поверхности звезды за ециницу времени; σ — постоянная Стефана-Больцмана; Т — абсолютная температура поверхности звезды.

Радиус звезды можно определить, измеряя ее светимость и температуру поверхности

Мощность, которую излучает звезда с радиусом R, определяется площадью ее поверхности, то есть:

 (13.8)

С другой стороны, такое же соотношение мы можем записать для энергии, которую излучает Солнце:

                                                                       (13.9)

Таким образом, из уравнений 13.8, 13.9 можно определить неизвестный радиус звезды, если известны радиус, и температура Солнца:

                                                                  (13.10)

где — L светимость звезды в единицах светимости Солнца.

Оказалось, что существуют звезды, которые имеют радиус в сотни раз больший радиуса Солнца, и звезды, имеющие радиус меньший, чем радиус Земли (рис. 13.5).

Рис. 13.5. Радиусы некоторых звезд по сравнению с Солнцем

· Определяют как прямыми методами, так и путем теоретических расчетов

· Диаметры большинства наблюдаемых звезд составляют сотни тысяч и миллионы километров

· Диаметр Солнца 1392000 км (у красных сверхгигантов радиусы в сотни раз больше радиуса Солнц

· Но встречаются и очень маленькие звезды-белые карлики и нейтронные звезды, диаметр которых 10-20 км.

· Нейтронная звезда

Масса звезды

· Для определения масс звезд изучают движение звезд, входящих в пары и группы

· Массы определяют на основании закона всемирного тяготения

· Звезды имеют массы 0,06-50 масс Солнца

Плотность

· Вещество звезд гигантов и сверхгигантов может иметь плотность меньшую, чем воздух в нормальных земных условиях

· У нейтронных звезд-плотность, как у атомных ядер 10 ¹⁴ г/см^3. Такую плотность будет иметь земной шар, если его сжать до размеров в 0,5 км.

Химический состав

· Определяют по спектрам

· Почти во всех звездах 98% массы приходится на водород и гелий, причем водорода примерно в 2,7 раза больше по массе, чем гелия