Самая маленькая звезда во вселенной

Свет

Самым простейшим методом определения расстояния в космосе является использование света. Однако если учесть то, каким образом свет распространяется в пространстве, то следует понимать, что те объекты, которые мы видим с Земли, в космосе необязательно будут выглядеть так же. Ведь для того, чтобы свет от далеких объектов достиг нашей планеты может потребоваться десятки, сотни, тысячи, а то и десятки тысяч лет.

Скорость света составляет 300 000 километров в секунду, но для космоса, для такого гигантского пространства, понятие секунды не является идеальной величиной для измерения. В астрономии принято для определения расстояния использовать термин световой год. Один световой год приблизительно эквивалентен расстоянию 9 460 730 472 580 800 метров и дает нам не только представление о расстоянии, но также может говорить о том, какое количество времени потребуется свету объекта для того, чтобы нас достигнуть.

Самым простым примером разницы времени и расстояний является свет Солнца. Среднее расстояние от нас до Солнца составляет около 150 000 000 километров. Допустим, у вас есть подходящий телескоп и защита для глаз, позволяющие вести за Солнцем наблюдение. Суть в том, что все, что вы будете видеть в телескоп, на самом деле происходило с Солнцем 8 минут назад (именно столько требуется свету, чтобы добрать до Земли). Свет Проксимы Центавра? Дойдет до нас только через четыре года. Или взять хотя бы такую крупную звезду, как Бетельгейзе, собирающуюся стать в скором времени сверхновой. Даже если бы это событие произошло сейчас, мы узнали бы о нем не раньше середины 27 века!

Свет и его свойства сыграли ключевую роль в понимании нами того, насколько огромна Вселенная. В настоящий момент наши возможности позволяют нам заглянуть примерно на 46 миллиардов световых лет наблюдаемой Вселенной. Каким образом? Все благодаря используемой физиками и астрономами шкалы расстояний в астрономии.

Часть первая АСТРОНОМИЧЕСКИЙ АСПЕКТ ПРОБЛЕМЫ

1. Масштабы Вселенной и ее строение

*

**

12

1 парсек (пк) равен 3,26 светового года. Парсек определяется как такое расстояние, с которого радиус земной орбиты виден под углом в 1 сек. дуги. Это очень маленький угол. Достаточно сказать, что под таким углом монета в одну копейку видна с расстояния в 3 км.

***

****

-8-8

Мы уже подчеркивали, что звезды удалены друг от друга на огромные расстояния, и тем самым практически изолированы. В частности, это означает, что звезды почти никогда не сталкиваются друг с другом, хотя движение каждой из них определяется полем силы тяготения, создаваемым всеми звездами в Галактике. Если мы будем рассматривать Галактику как некоторую область, наполненную газом, причем роль газовых молекул и атомов играют звезды, то мы должны считать этот газ крайне разреженным. В окрестностях Солнца среднее расстояние между звездами примерно в 10 млн раз больше, чем средний диаметр звезд. Между тем при нормальных условиях в обычном воздухе среднее расстояние между молекулами всего лишь в несколько десятков раз больше размеров последних. Чтобы достигнуть такой же степени относительного разрежения, плотность воздуха следовало бы уменьшить по крайней мере в 1018 раз! Заметим, однако, что в центральной области Галактики, где звездная плотность относительно высока, столкновения между звездами время от времени будут происходить. Здесь следует ожидать приблизительно одно столкновение каждый миллион лет, в то время как в «нормальных» областях Галактики за всю историю эволюции нашей звездной системы, насчитывающую, по крайней мере, 10 млрд лет, столкновений между звездами практически не было (см. гл. 9).

*****

гл. 6

гл. 7

гл. 4

см. гл. 7н а п р а в л е н и е

• * Астрономическая единица — среднее расстояние от Земли до Солнца, равное 149600 тыс. км.
• ** Пожалуй, только скорости звезд и планет в астрономии выражаются в единицах «километр в секунду».
• *** В самом центре галактического ядра в области поперечником в 1 пк находится, по-видимому, несколько миллионов звезд.
• **** Полезно запомнить простое правило: скорость в 1 пк за 1 млн лет почти равна скорости в 1 км/с. Предоставляем читателю убедиться в этом.
• ***** Поток излучения от звезд измеряется так называемыми «звездными величинами». По определению, поток от звезды (i+1)-й величины в 2,512 раза меньше, чем от звезды i-й величины. Звезды слабее 6-й величины невооруженным глазом не видны. Самые яркие звезды имеют отрицательную звездную величину (например, у Сириуса она равна -1,5).

Copyright Balancer 1997 — 2020

Создано 13.08.2020
Связь с владельцами и администрацией сайта: anonisimov@gmail.com, rwasp1957@yandex.ru и admin@balancer.ru.

Как увидеть

К сожалению, разглядеть систему (a-b) OGLE-TR-122 просто так не получится. Светимость этой парочки около 16 звёздных величин (напомним, невооружённый глаз способен различать звёзды до 6 з.в. включительно). Но и это не самое большое препятствие для наблюдений: OGLE-TR-122 – звезда южного полушария и лучшим местом для её наблюдений будет, к примеру, Австралия.

Её координаты для готовых туда поехать подготовленных любителей астрономии, владельцев хорошей оптики с возможностью наведения по азимуту:

• прямое восхождение: 11ч 06м 51.99с
• список маркированный: -60° 51′ 45.7″

Удачных наблюдений!

Строение и структура Солнца

Близость Солнца позволяет получить представление о его строении и структуре, получить данные о том, как работает этот естественный термоядерный реактор и какие в нем происходят процессы. Интересным будет разобрать структуру, которая состоит из следующих компонентов:

• ядро;
• зона лучистой энергии;
• конвективная зона;
• тахоклин.

Далее начинаются слои солнечной атмосферы:

• фотосфера;
• хромосфера;
• протуберанцы.

Звезда не является твердым телом, ввиду того, что мы имеем дело с раскаленным газом, плотно сжатым в сферическую область. При таких температурах существование любого вещества в твердом виде физически невозможно. Яркий свет и тепло, излучаемые Солнцем, являются следствием тех же процессов, с которыми человек столкнулся при создании атомной бомбы. Т.е. материя под действием огромного давления и высоких температур преобразуется в энергию. Основным топливом является водород, который в составе Солнца составляет 73,5-75%, поэтому основным источником тепла является процесс термоядерного синтеза водорода, сосредоточенный главным образом в ядре, центральной части звезды.

Строение Солнца

Солнечное ядро составляет ориентировочно 0,2 солнечного радиуса. Именно здесь идут главные процессы, за счет которых Солнце живет и снабжает световой и кинетической энергией окружающее космическое пространство. Процесс переноса лучистой энергии от центра звезды к верхним слоям осуществляется в зоне лучистого переноса. Здесь фотоны, стремящиеся от ядра к поверхности, перемешиваются с частицами ионизированного газа (плазмой). За счет этого происходит обмен энергией. В этой части солнечного шара располагается особая зона – тахоклин, которая отвечает за образование магнитного поля нашей звезды.

https://youtube.com/watch?v=6ujOeQ5C4R0

Далее начинается самая масштабная область Солнца — конвективная зона. Эта область составляет почти 2/3 солнечного диаметра. Один только радиус конвективной зоны практически равен диаметру нашей планеты – 140 тыс. километров. Конвекция представляет собой процесс, при котором плотный и разогретый газ равномерно распределяется по всему внутреннему объему звезды по направлению к поверхности, отдавая тепло следующим слоям. Этот процесс происходит беспрерывно и его можно видеть, наблюдая за поверхностью Солнца в мощный телескоп.

На границе внутренней структуры и атмосферы звезды находится фотосфера — тонкая, всего 400 км глубиной, оболочка. Именно ее мы и видим при своих наблюдениях за Солнцем. Фотосфера состоит из гранул и неоднородна по своей структуре. Темные пятна сменяются яркими участками. Такая неоднородность связана с разным периодом остывания поверхности Солнца. Что касается невидимой части спектра поверхности нашего светила, то в этом случае мы имеем дело с хромосферой. Это плотный слой атмосферы Солнца, и его можно видеть только во время солнечного затмения.

Протуберанцы

Наиболее интересными солнечными объектами для наблюдения являются протуберанцы, которые по виду напоминают длинные волокна, и солнечная корона. Эти образования являются гигантскими выбросами водорода. Возникают протуберанцы и перемещаются по поверхности Солнца с огромной скоростью — 300 км/с. Температура этих петлей превышает отметку 10 тыс. градусов. Солнечная корона представляет собой внешние слои атмосферы, которые по толщине превышают диаметр самой звезды в несколько раз. Точной границы у солнечной короны нет. Ее видимая граница является только частью этого огромного образования.

Солнечная корона

Завершающим этапом солнечной активности является солнечный ветер. Этот процесс связан с естественным истечением звездного вещества через внешние слои в окружающее космическое пространство. Солнечный ветер в основном состоит из заряженных элементарных частиц — протонов и электронов. В зависимости от цикла солнечной активности скорость солнечного ветра может быть различной от 300 км в секунду до отметки в 1500 км/с. Эта субстанция распространяется по всей солнечной системе, оказывая влияние на все небесные тела нашего ближнего космоса.

Солнечный ветер

VY Большого Пса

Диаметр VY Большого Пса, тем не менее, по некоторым данным, оценивается в 1800-2100 солнечных, то есть это явный рекордсмен среди всех прочих красных гипергигантов. Окажись она в центре Солнечной системы, она поглотила бы все планеты, вместе с Сатурном. Предыдущие кандидаты на звание самых больших звёзд во Вселенной тоже вместились бы в неё полностью.

Свету достаточно всего 14. 5 секунд, чтобы обогнуть наше Солнце полностью. Чтобы обогнуть VY Большого Пса, свету пришлось бы лететь 8.5 часов! Если бы вы решились на такой облет вдоль поверхности на истребителе, со скоростью 4500 км/ч, то такое безостановочное путешествие заняло бы 220 лет.

Эта звезда еще вызывает массу вопросов, так как точный её размер установить сложно из-за размытой короны, которая имеет гораздо меньшую плотность, чем солнечная. Да и сама звезда имеет плотность в тысячи раз меньше, чем плотность воздуха, которым мы дышим.

Кроме того, VY Большого Пса теряет своё вещество и образовала вокруг себя заметную туманность. В этой туманности, возможно, теперь даже больше вещества, чем в самой звезде. К тому же она нестабильная, и в ближайшие 100 тысяч лет взорвется гиперновой. К счастью, до неё 3900 световых лет, и Земле этот страшный взрыв не угрожает.

Эту звезду можно найти на небе в бинокль или в небольшой телескоп – её яркость меняется от 6.5 до 9.6 m.

Что такое звездный спектр?

Если внимательно посмотреть на ночное небо, то можно заметить, что звезды отличаются по цвету и степени свечения. Цвет звезды позволяет узнать температуру ее фотосферы – излучения. От этого, в свою очередь, зависит спектр. Он предоставляет массу ценной информации о звезде – ее размере, светимости, температуре и др.

В 1910 году ученые Генри Рассел и Эйнар Герцшпрунг (независимо друг от друга) предложили специальную диаграмму, которая используется для классификации звезд. В ней отображается зависимость между основными свойствами звезд, такими как светимость, спектр, абсолютная величина и температура.

Диаграмма Герцшпрунга-Рассела

Спектры звезд, которые имеют общие особенности, формируют спектральные классы. Для их обозначения используются латинские буквы (от O до M). Таким образом, выделяют несколько цветов и промежуточных оттенков, которые могут иметь звезды и соответствующие им классы:

• голубой (О);
• бело-голубой (B);
• белый (А);
• желто-белый (F);
• желтый (G);
• оранжевый (K);
• красный (M).

При этом существует разница между истинным и видимым цветом звезды. Стоит отметить, что этот доработанный вариант спектральной классификации считается основным – гарвардским. Есть и другие менее распространенные версии.

Звезды красного цвета (класса M) отличаются самой низкой температурой, а голубые (O) – самой высокой. Каждый спектральный класс делится еще на несколько подклассов, которые нумеруются цифрами 0-9. Например, в классе M имеются подклассы: M0 – M1 – M2 – M3 – M4 – M5 – М6 – M7 – M8 – M9. Такой вид имеет классификация звезд.

Интересный факт: самая близкорасположенная звезда по отношению к Земле – это Солнце. Оно относится к спектральному классу G (а именно – G2).

7 VY Большого пса

7 место — VY Большого пса

Крупнейшая звезда в нашей Галактике. Радиус звезды лежит в диапазоне 1300 — 1540 радиусов Солнца. Для того, чтобы облететь звезду по кругу, свету потребовалось бы 8 часов. Как показали исследования, звезда является неустойчивой. Астрономы предсказывают, что VY Большого Пса взорвётся как гиперновая в ближайшие 100 тысяч лет. Теоретически, взрыв гиперновой вызовет гамма-всплески, которые могут повредить содержимое локальной части Вселенной, уничтожая любую клеточную жизнь в радиусе нескольких световых лет, однако, гипергигант расположен недостаточно близко к Земле, чтобы представлять угрозу (примерно 4 тысячи световых лет).

Какие бывают карликовые звёзды

Вообще, карликовые звёзды бывают очень разными. К примеру, желтые, к которым относится и наше Солнце, могут иметь массу от 0.81 до 1.22 солнечной. Светят они за счет термоядерной реакции превращения всех видов водорода в гелий, а температура поверхности у них достигает 5-6 тысяч градусов.

Но есть и очень маленькие звёзды, масса которых составляет менее 8% солнечной. Такие объекты можно скорее отнести к планетам, так как с ними сходства больше, чем со звёздами. Это нечто среднее между звёздами и планетами-гигантами. Массы им не хватает для полноценной термоядерной реакции. Поэтому в их недрах реакция поддерживается лишь горением тяжелых видов водорода – дейтерия и трития. Температура поверхности у них зачастую едва дотягивает до 1000 Кельвин.

Подобные планеты-звезды и внешне должны напоминать планеты-гиганты, просто очень горячие. Это газовый шар, подобный Юпитеру, также имеющий полосы из облаков, но горячий ниже. Он светит тусклым красно-бурым светом, подобно ночнику, освещая разве что собственные облака и спутники.

Нечто среднее между такими раскаленными планетами-звездами и желтыми карликами – красные карлики. Они гораздо массивнее первых, но меньше вторых, и у них внутри идёт вполне полноценная термоядерная реакция. Но идёт она не слишком активно, отчего и поверхность раскалена не сильно, всего лишь «докрасна». К этому типу и относится самая маленькая звезда во Вселенной, которая имеет обозначение OGLE-TR-122b.