Nagyságrend

© A tudás hatalom

Ptolemaiosz és az Almageszt

Az első kísérletet a csillagok katalógusának összeállítására a fényességi fok elve alapján a nikaei Hipparkhosz görög csillagász tette a Kr. e. 2. században. Számos műve között (sajnos szinte mindegyik elveszett) megjelent "Sztárkatalógus", amely 850 csillag leírását tartalmazza koordináták és fényerő szerint osztályozva. A precesszió jelenségét is felfedező Hipparkhosz által gyűjtött adatokat feldolgozták és megkapták. további fejlődés századi alexandriai (Egyiptom) Claudius Ptolemaiosznak köszönhetően. HIRDETÉS Alapvető opust alkotott "Almagest" tizenhárom könyvben. Ptolemaiosz minden akkori csillagászati ​​ismeretet összegyűjtött, osztályozott és hozzáférhető és érthető formában mutatta be. Az Almagest tartalmazta a csillagkatalógust is. Hipparkhosz négy évszázaddal ezelőtti megfigyelésein alapult. De Ptolemaiosz „csillagkatalógusa” már körülbelül ezerrel több csillagot tartalmazott.

Ptolemaiosz katalógusát egy évezredig szinte mindenhol használták. A fényesség mértéke szerint hat osztályba osztotta a csillagokat: a legfényesebbeket az első osztályba, a kevésbé fényeseket a másodikba és így tovább. A hatodik osztályba olyan csillagok tartoznak, amelyek szabad szemmel alig láthatók. Az „égitestek fényessége” vagy a „csillagmagasság” kifejezést ma is használják az égitestek fényességének mértékének meghatározására, nemcsak a csillagok, hanem a ködök, galaxisok és más égi jelenségek esetében is.

A csillag fényereje és vizuális nagysága

A csillagos égboltra nézve észreveheti, hogy a csillagok fényességük vagy látszólagos ragyogásuk változó. A legfényesebb csillagokat 1. magnitúdós csillagoknak nevezzük; azok a csillagok, amelyek fényessége 2,5-szer halványabb, mint az 1. magnitúdójú csillagok, 2. magnitúdójú. Ezek közülük a 3. magnitúdójú csillagok közé tartoznak. amelyek 2,5-szer gyengébbek a 2. magnitúdójú csillagoknál stb. A szabad szemmel látható leghalványabb csillagok a 6. magnitúdójú csillagok közé tartoznak. Emlékeztetni kell arra, hogy a „csillagmagasság” elnevezés nem a csillagok méretét, hanem csak a látszólagos fényességét jelzi.

Összesen 20 legfényesebb csillag van az égen, amelyeket általában az első magnitúdójú csillagoknak mondanak. De ez nem jelenti azt, hogy ugyanolyan fényerővel rendelkeznek. Valójában egyesek valamivel fényesebbek az 1. magnitúdónál, mások valamivel halványabbak, és csak az egyikük pontosan 1. magnitúdójú csillag. Ugyanez vonatkozik a 2., 3. és az azt követő magnitúdójú csillagokra is. Ezért egy adott csillag fényességének pontosabb jelzésére használják törtértékek. Így például azokat a csillagokat, amelyek fényességükben középen vannak az 1. és 2. magnitúdójú csillagok között, az 1,5 magnitúdóhoz tartozónak tekintjük. Vannak 1,6 magnitúdós csillagok; 2,3; 3,4; 5.5 stb. Az égen több különösen fényes csillag látható, amelyek fényességükben meghaladják az 1. magnitúdójú csillagok fényességét. Ezeknél a csillagoknál a nulla és negatív nagyságrendekkel. Így például az égbolt északi féltekén a legfényesebb csillag - Vega - magnitúdója 0,03 (0,04), a legfényesebb csillag - Szíriusz - pedig mínusz 1,47 (1,46) magnitúdójú, a déli féltekén a legfényesebb a csillag Canopus(A Canopus a Carina csillagképben található. Mínusz 0,72-es látszólagos magnitúdójával a Canopus a legmagasabb fényerővel rendelkezik a Naptól számított 700 fényéven belül a csillagok közül. Összehasonlításképpen a Szíriusz csak 22-szer fényesebb a mi Napunknál, de sokkal közelebb van hozzánk, mint a Canopus A Nap legközelebbi szomszédai közül sok csillag számára a Canopus a legfényesebb csillag az égen.)

Nagyságrend a modern tudományban

század közepén. angol csillagász Norman Pogson továbbfejlesztette a csillagok osztályozásának módszerét a fényesség elve alapján, amely Hipparkhosz és Ptolemaiosz óta létezett. Pogson figyelembe vette, hogy a két osztály fényereje közötti különbség 2,5 (például egy harmadik osztályú csillag fényereje 2,5-szer nagyobb, mint egy negyedik osztályú csillagé). Pogson bevezetett egy új skálát, amely szerint az első és a hatodik osztályba tartozó csillagok közötti különbség 100:1 (5 magnitúdós különbség a csillagok fényességében bekövetkező 100-szoros változásnak felel meg). Így az egyes osztályok között a fényerő különbsége nem 2,5, hanem 2,512-1.

Az angol csillagász által kidolgozott rendszer lehetővé tette a meglévő skála (hat osztályra osztás) megtartását, de maximális matematikai pontosságot adott neki. Először a Sarkcsillagot választották a csillagmagasság-rendszer nullapontjának, a Ptolemaioszi rendszer szerint 2,12-nek. Később, amikor kiderült, hogy a Sarkcsillag változócsillag, az állandó karakterisztikával rendelkező csillagokat feltételesen hozzárendelték a nullapont szerepéhez. A technológia és a berendezések fejlődésével a tudósok nagyobb pontossággal tudták meghatározni a csillagok magnitúdóit: tized, később pedig századegységre.

A látszólagos csillagnagyságok közötti kapcsolatot a Pogson-képlet fejezi ki: m 2 -m 1 =-2,5 log(E 2 /E 1) .

Az L-nél nagyobb vizuális magnitúdójú csillagok n száma

L	n	L	n	L	n
1	13	8	4.2*10 4	15	3.2*10 7
2	40	9	1.25*10 5	16	7.1*10 7
3	100	10	3.5*10 5	17	1.5*10 8
4	500	11	9*10 5	18	3*10 8
5	1.6*10 3	12	2.3*10 6	19	5.5*10 8
6	4.8*10 3	13	5.7*10 6	20	10 9
7	1.5*10 4	14	1.4*10 7	21	2*10 9

Relatív és abszolút nagyságrend

A csillagok magnitúdója, amelyet távcsőbe szerelt speciális műszerekkel (fotométerekkel) mérnek, azt jelzi, hogy egy csillagból mennyi fény jut el a Földön lévő megfigyelőhöz. A fény megteszi a távolságot a csillagtól hozzánk, és ennek megfelelően minél távolabb van a csillag, annál halványabbnak tűnik. Más szóval, az a tény, hogy a csillagok fényereje változó, még nem ad teljes körű információt a csillagról. Egy nagyon fényes csillag nagy fényerővel rendelkezhet, de nagyon távol lehet, és ezért nagyon nagy magnitúdójú. A csillagok fényességének összehasonlítására, függetlenül a Földtől való távolságuktól, bevezették a koncepciót "abszolút nagyságrend". Az abszolút magnitúdó meghatározásához ismernie kell a csillag távolságát. Az abszolút M magnitúdó egy csillag fényességét jellemzi a megfigyelőtől 10 parszek távolságra. (1 parszek = 3,26 fényév.). Összefüggés az M abszolút magnitúdó, az m látszólagos magnitúdó és az R csillag távolsága között parszekekben: M = m + 5 – 5 log R.

A viszonylag közeli, több tíz parszeket meg nem haladó távolságra lévő csillagok esetében a távolságot kétszáz éve ismert módon parallaxis határozza meg. Ebben az esetben a csillagok elhanyagolható szögelmozdulásait mérik, amikor a Föld keringésének különböző pontjairól, vagyis az év különböző időszakaiban figyelik őket. Még a legközelebbi csillagok parallaxisa is kisebb, mint 1". A parallaxis fogalma a csillagászat egyik alapegységének nevéhez fűződik - parszek. A parszek egy képzeletbeli csillag távolsága, amelynek éves parallaxisa egyenlő 1"

Kedves látogatók!

A munkája le van tiltva JavaScript. Kérjük, engedélyezze a szkripteket a böngészőjében, és megnyílik az oldal teljes funkcionalitása!

Csillagászat

• Fordítás

Ismeri mindegyiket, valamint a fényességük okait?

Ki vagyok éhezve az új tudásra. A lényeg, hogy minden nap tanulj, és egyre fényesebbé válj. Ez ennek a világnak a lényege.
- Jay Z

Amikor elképzeli az éjszakai égboltot, valószínűleg csillagok ezreire gondol, amelyek megcsillannak az éjszaka fekete takaróján, amit csak a városoktól és más fényszennyező forrásoktól távol lehet látni.

De azok közül, akik nem lehetünk rendszeresen szemtanúi ilyen látványosságnak, hiányzik, hogy a nagy fényszennyezettségű városi területekről látható csillagok másképp néznek ki, mint sötét körülmények között. Színük és viszonylagos fényességük azonnal megkülönböztette őket a szomszédos csillagoktól, és mindegyiknek megvan a maga története.

Az északi féltekén az emberek valószínűleg azonnal felismerik az Ursa Majort vagy a W betűt a Cassiopeiában, míg a déli féltekén a leghíresebb csillagképnek a Déli Keresztnek kell lennie. De ezek a csillagok nem tartoznak a tíz legfényesebb csillag közé!

Tejút a Déli Kereszt mellett

Minden csillagnak megvan a maga életciklusa, amelyhez születésétől fogva kötődik. Amikor bármely csillag kialakul, a domináns elem a hidrogén lesz - a világegyetem legelterjedtebb eleme -, és sorsát csak a tömege határozza meg. A Nap tömegének 8%-át kitevő csillagok magfúziós reakciókat indíthatnak el magjukban, héliumot olvasztva a hidrogénből, és energiájuk belülről fokozatosan kimozdul, és kiáramlik az Univerzumba. A kis tömegű csillagok vörösek (az alacsony hőmérséklet miatt), halványodnak, és lassan égetik el tüzelőanyagukat – a leghosszabb életű csillagok több billió évig égnek.

De minél nagyobb tömeget kap egy csillag, annál melegebb a magja, és annál nagyobb a régió, ahol a magfúzió megtörténik. Mire eléri a naptömegét, a csillag a G osztályba tartozik, és élettartama nem haladja meg a tízmilliárd évet. Duplázza meg a naptömegét, és kap egy A osztályú csillagot, amely élénkkék, és kevesebb mint kétmilliárd évig él. A legnagyobb tömegű csillagok, az O és B osztályok pedig csak néhány millió évig élnek, majd magjukból kifogy a hidrogén üzemanyag. Nem meglepő, hogy a legnagyobb tömegű és legforróbb csillagok a legfényesebbek is. Egy tipikus A osztályú csillag 20-szor fényesebb lehet, mint a Nap, a legnagyobb tömegűek pedig akár több tízezerszer is fényesebbek lehetnek!

De nem számít, hogyan kezdi meg az életet egy csillag, a magjában lévő hidrogén-üzemanyag kifogy.

És ettől a pillanattól kezdve a csillag elkezd nehezebb elemeket égetni, hatalmas csillaggá bővülve, hidegebbé, de fényesebbé is, mint az eredeti. Az óriásfázis rövidebb, mint a hidrogénégetési fázis, de hihetetlen fényessége sokkal nagyobb távolságból teszi láthatóvá, mint ahonnan az eredeti csillag látható volt.

Mindezeket figyelembe véve térjünk át égboltunk tíz legfényesebb csillagára, a fényesség növekvő sorrendjében.

10. Achernar. Világos kék csillag, hétszer akkora tömeggel, mint a Nap és 3000-szer akkora fényességgel. Ez az egyik leggyorsabban forgó csillag, amit ismerünk! Olyan gyorsan forog, hogy egyenlítői sugara 56%-kal nagyobb, mint a poláris sugara, és a pólus hőmérséklete - mivel sokkal közelebb van a maghoz - 10 000 K-vel magasabb. De elég messze van tőlünk, 139 fényévnyire.

9. Betelgeuse. Az Orion csillagkép vörös óriáscsillaga, a Betelgeuse fényes és forró O-osztályú csillag volt, amíg ki nem fogyott a hidrogénből és át nem vált héliumra. Annak ellenére alacsony hőmérséklet 3500 K-en több mint 100 000-szer fényesebb a Napnál, ezért a tíz legfényesebb között van, annak ellenére, hogy 600 fényévnyire van. A következő egymillió év során a Betelgeuse szupernóvává válik, és átmenetileg az égbolt legfényesebb csillagává válik, amely valószínűleg nappal is látható.

8. Procyon. A csillag nagyon különbözik azoktól, amelyeket figyelembe vettünk. A Procyon egy szerény, F-osztályú csillag, mindössze 40%-kal nagyobb, mint a Nap, és a magjában a hidrogén kifogyásának határán áll – vagyis az evolúció folyamatában lévő óriás. Körülbelül hétszer fényesebb, mint a Nap, de csak 11,5 fényévnyire van tőle, tehát hét kivételével világosabb lehet az égboltunk csillagainál.

7. Rigel. Az Orionban a Betelgeuse nem a legfényesebb csillag – ezt a kitüntetést Rigel kapja, egy tőlünk még távolabbi csillag. 860 fényévnyire van tőle, és mindössze 12 000 fokos hőmérsékletével a Rigel nem egy fősorozat csillaga - ez egy ritka kék szuperóriás! 120 000-szer fényesebb, mint a Nap, és nem a tőlünk való távolsága miatt világít ilyen fényesen, hanem a saját fényessége miatt.

6. Kápolna. Ez egy furcsa csillag, mert valójában két vörös óriás, amelyek hőmérséklete a Napéhoz hasonlítható, de mindegyik körülbelül 78-szor fényesebb, mint a Nap. 42 fényév távolságban a saját fényerejének, a viszonylag kis távolságnak és annak a ténynek a kombinációja teszi lehetővé, hogy a Capella szerepeljen a listánkon.

5. Vega. A Nyári-Őszi háromszög legfényesebb csillaga, a „Kapcsolat” című film idegenek otthona. A csillagászok szabványos "nulla magnitúdós" csillagként használták. Tőlünk mindössze 25 fényévnyire található, a fősorozat csillagai közé tartozik, és az egyik legfényesebb általunk ismert A osztályú csillag, ráadásul meglehetősen fiatal, mindössze 400-500 millió éves. Ráadásul 40-szer fényesebb, mint a Nap, és az ötödik legfényesebb csillag az égbolton. És az északi féltekén lévő összes csillag közül a Vega csak egy csillag után van a második...

4. Arcturus. A narancssárga óriás az evolúciós skálán valahol a Procyon és a Capella között van. Ez a legfényesebb csillag az északi féltekén, és könnyen megtalálható a Göncöl „nyele” segítségével. 170-szer fényesebb, mint a Nap, és evolúciós útját követve még fényesebbé válhat! Mindössze 37 fényévnyire van tőle, és csak három csillag fényesebb nála, és mindegyik a déli féltekén található.

3. Alfa Centauri. Ez egy hármas rendszer, amelyben a fő tag nagyon hasonlít a Naphoz, és maga is halványabb, mint bármely csillag a tízben. Ám az Alpha Centauri rendszer a hozzánk legközelebb eső csillagokból áll, így elhelyezkedése befolyásolja látszólagos fényességét – elvégre mindössze 4,4 fényévnyire van tőle. Egyáltalán nem olyan, mint a 2. számú a listán.

2. Canopus. Szuperóriás fehér A Canopus 15 000-szer fényesebb a Napnál, és a második legfényesebb csillag az éjszakai égbolton, annak ellenére, hogy 310 fényévnyire van tőle. Tízszer nagyobb tömegű, mint a Nap, és 71-szer nagyobb - nem meglepő, hogy ilyen fényesen süt, de nem tudta elérni az első helyet. Hiszen az ég legfényesebb csillaga...

1. Sirius. Kétszer olyan fényes, mint a Canopus, és az északi félteke megfigyelői gyakran láthatják télen az Orion csillagkép mögött emelkedni. Gyakran villog, mert erős fénye jobban áthatol az alsó légkörbe, mint a többi csillagé. Mindössze 8,6 fényévre van, de egy A osztályú csillag, kétszer olyan tömegű és 25-ször fényesebb, mint a Nap.

Meglepheti, hogy a lista első számú csillagai nem a legfényesebb vagy a legközelebbi csillagok, hanem elég fényes és elég közeli csillagok kombinációi ahhoz, hogy a legfényesebben ragyogjanak. A kétszer olyan távolabbi csillagok fényereje négyszer kisebb, így a Sirius fényesebben világít, mint a Canopus, ami fényesebben világít, mint az Alpha Centauri stb. Érdekes módon az M osztályú törpecsillagok, amelyekhez az Univerzumban minden negyedik csillagból három tartozik, egyáltalán nem szerepelnek ezen a listán.

Amit levonhatunk ebből a leckéből: néha a számunkra legszembetűnőbbnek és legnyilvánvalóbbnak tűnő dolgok bizonyulnak a legszokatlanabbnak. A közös dolgokat sokkal nehezebb megtalálni, de ez azt jelenti, hogy javítanunk kell megfigyelési módszereinken!

Látszólagos fényerő

Nézz az égre éjszaka. Valószínűleg egy tucat vagy másfél nagyon fényes csillagot fog látni (az évszaktól és a Földön való elhelyezkedésétől függően), több tucat halványabb csillagot és sok-sok nagyon halvány csillagot.

A csillagok fényessége a legrégebbi jellemzőjük, amelyet az ember észrevett. Még az ókorban is az emberek kitalálták a csillagok fényességének mértékét - „csillagmagasság”. Bár „nagyságnak” nevezik, természetesen nem a csillagok méretéről beszélünk, hanem csak a szem által érzékelt fényességükről. Néhány fényes csillaghoz első magnitúdót rendeltek. Azoknál a sztároknál, amelyek bizonyos mértékben halványabbnak tűntek – a második. Sztárok, amelyek ugyanannyival halványabbnak tűntek, mint az előzőek – a harmadik. Stb.

Vegye figyelembe, hogy minél fényesebb a csillag, annál kisebb a magnitúdója. Az első magnitúdójú csillagok messze nem a legfényesebbek az égbolton. Meg kellett adni a nulla magnitúdót és még a negatívakat is. Törtnagyságok is lehetségesek. Az emberi szem által látható leghalványabb csillagok a hatodik magnitúdójú csillagok. Távcsővel a hetedikig, amatőr távcsővel - a tizedikig-tizenkettedikig, a modern Hubble orbitális teleszkóp pedig a harmincadig ér.

Íme az ismerős csillagaink magnitúdói: Szíriusz (-1,5), Alfa Centauri (-0,3), Betelgeuse 0,3 (átlagosan, mert változó). Mindenki híres sztárok Az Ursa Major egy második nagyságrendű csillag. A Vénusz magnitúdója elérheti a (-4,5) - nos, nagyon fényes pontot, ha szerencséd van látni, a Jupiter - a (-2,9)-ig.

Évszázadok óta így mérik a csillagok fényességét, szemmel, összehasonlítva a csillagokat a szabványos csillagokkal. De aztán megjelentek a pártatlan eszközök, és felfedezték Érdekes tény. Mekkora egy csillag látszólagos fényessége? Úgy definiálható, mint az adott csillagból származó fény (fotonok) mennyisége, amely egyszerre a szemünkbe kerül. Tehát kiderült, hogy a magnitúdóskála logaritmikus (mint minden érzékszervi érzékelésen alapuló skála). Vagyis az egy magnitúdónyi fényerő különbség a fotonok számának két és félszeres különbsége. Hasonlítsuk össze például egy zenei skálával, ez ugyanaz: az oktáv hangmagasság-különbség kétszeres frekvenciakülönbség.

A csillagok látszólagos fényességének mérését a vizuális megfigyelésekben továbbra is minden csillagászati ​​referenciakönyvben rögzítik. Kényelmes például a csillagok fényességének gyors felmérésére és összehasonlítására.

Sugárzási teljesítmény

A szemünkkel látott csillagok fényessége nemcsak magának a csillagnak a paramétereitől függ, hanem a csillag távolságától is. Például a kicsi, de közeli Sirius világosabbnak tűnik számunkra, mint a távoli Betelgeuse szuperóriás.

A csillagok tanulmányozásához természetesen össze kell hasonlítani a fényerőt, amely nem függ a távolságtól. (Kiszámíthatók a csillag látszólagos fényességének, távolságának ismeretében, valamint egy adott irányú fényelnyelés becslésével.)

Eleinte az abszolút magnitúdót használták ilyen mértékként – azt az elméleti magnitúdót, amellyel egy csillag rendelkezne, ha 10 parszek (32 fényév) szabványos távolságra helyeznék el. De mégis, az asztrofizikai számításokhoz ez a szubjektív észlelés alapján kényelmetlen mennyiség. Sokkal kényelmesebbnek bizonyult nem az elméleti látszólagos fényességet, hanem a csillag nagyon is valós sugárzási erejét mérni. Ezt a mennyiséget fényességnek nevezzük, és a napfény fényerejét egynek vesszük.

Referenciaként: a Nap fényereje 3,846 * 10 a watt huszonhatodik teljesítményéhez.

Az ismert csillagok fényességének tartománya óriási: a nap ezredrészétől (sőt milliomod része) az öt-hatmillióig.

Az általunk ismert csillagok fényereje: Betelgeuse - 65 000 nap, Sirius - 25 nap, Alpha Centauri A - 1,5 nap, Alpha Centauri B - 0,5 nap, Proxima Centauri - 0,00006 nap.

De mivel a fényességről a sugárzási teljesítményre tértünk át, figyelembe kell venni, hogy az egyik egyáltalán nem kapcsolódik egyértelműen a másikhoz. A tény az, hogy a látszólagos fényességet csak a látható tartományban mérik, és a csillagok sokkal többet bocsátanak ki, mint csak ez a tartomány. Tudjuk, hogy Napunk nemcsak süt (látható fény), hanem melegít (infravörös sugárzás) és barnulást (ultraibolya sugárzás) is okoz, a keményebb sugárzást pedig visszatartja a légkör. A Nap maximális sugárzása pontosan a látható tartomány közepére esik – ami nem meglepő: az evolúció során szemünk kifejezetten a napsugárzásra hangolódott; Ugyanezen okból a Nap vákuumban teljesen fehérnek tűnik. De a hidegebb csillagok esetében a maximális sugárzás a vörös, vagy akár az infravörös tartományba tolódik el. Vannak nagyon menő csillagok, mint például az R Doradus, amelyek sugárzásuk nagy részét infravörösben bocsátják ki. A forróbb csillagokban éppen ellenkezőleg, a maximális sugárzás a kék, lila vagy akár ultraibolya tartományba tolódik el. Az ilyen csillagok sugárzási erejét a látható sugárzásból megbecsülni még hibásabb lesz.

Ezért egy csillag „bolometrikus fényessége” fogalmát használják, azaz. beleértve a sugárzást minden tartományban. A bolometrikus fényesség, amint az a fentiekből is kiderül, észrevehetően eltérhet a szokásostól (a látható tartományban). Például a Betelgeuse szokásos fényereje 65 000 szoláris, a bolometrikus fényessége pedig 100 000!

Mi határozza meg egy csillag sugárzási erejét?

A csillag sugárzási ereje (és így fényessége) két fő paramétertől függ: a hőmérséklettől (minél melegebb, annál több energiát bocsát ki egységnyi területre) és a felszíni területtől (minél nagyobb, annál több energiát tud kibocsátani a csillag ugyanazon a hőmérsékleten).

Ebből következik, hogy az Univerzum legfényesebb csillagainak kék hiperóriásoknak kell lenniük. Ez igaz, az ilyen csillagokat „fényeskék változóknak” nevezik. Szerencsére kevesen vannak belőlük, és mind nagyon távol vannak tőlünk (ami rendkívül hasznos a fehérjeélet számára), de köztük van a híres „Pisztolycsillag”, Eta Carinae és az Univerzum többi bajnoka fényességben.

Egy dolgot érdemes szem előtt tartani, hogy bár a világoskék változók valóban a legfényesebb ismert csillagok (5-6 millió napfényfény), nem ők a legnagyobbak. A vörös hiperóriások sokkal nagyobbak, mint a kék hiperóriások, de a hőmérséklet miatt kevésbé fényesek.

Tartsunk egy kis szünetet az egzotikus hiperóriásoktól, és nézzük meg a fősorozat sztárjait. Elvileg az összes fősorozatú csillagban hasonló folyamatok zajlanak (a sugárzási zónák és a konvekciós zónák eloszlása ​​a csillag térfogatában eltérő, de amíg minden termonukleáris fúzió a magban megy végbe, addig ez nem játszik különösebb szerepet ). Ezért az egyetlen paraméter, amely meghatározza a fősorozat csillagának hőmérsékletét, a tömeg. Ilyen egyszerű: minél nehezebb, annál melegebb. A fősorozatú csillagok méretét is a tömeg határozza meg (ugyanebből a szerkezet és a folyamatban lévő folyamatok hasonlósága). Így kiderül, hogy a nehezebb, nagyobb és forróbb, vagyis a fősorozat legforróbb csillagai egyben a legnagyobbak is. Emlékszel a képre a csillagok látható színeivel? Nagyon jól szemlélteti ezt az elvet.

Ez azt jelenti, hogy a fő sorozat legforróbb csillagai a legerősebbek (legfényesebbek), és minél alacsonyabb a hőmérsékletük, annál kisebb a fényességük. Ezért a Hertzsprung-Russell diagram fő sorozata egy átlós csík alakú a bal felső saroktól (a legforróbb csillagok a legfényesebbek) a jobb alsó sarokhoz (a legkisebb csillagok a leghalványabbak).

Kevesebb reflektor van, mint szentjánosbogarak

Van még egy szabály a csillagok fényességével kapcsolatban. Statisztikailag származtatták, majd a csillagfejlődés elméletében magyarázták. Minél fényesebbek a csillagok, annál kevesebb a számuk.

Vagyis sokkal több a halvány csillag, mint a fényes. Nagyon kevés az O spektrális osztályú vakító csillag; észrevehetően több a B spektrális osztályú csillag; még több A spektrumtípusú csillag van, és így tovább. Sőt, minden spektrális osztállyal a csillagok száma exponenciálisan növekszik. Tehát az Univerzum legnagyobb csillagpopulációja a vörös törpék – a legkisebb és leghalványabb csillagok.

Ebből pedig az következik, hogy Napunk erejét tekintve messze nem egy „hétköznapi” csillag, de nagyon rendes. Viszonylag kevés olyan csillagot ismerünk, mint a Nap, és még kevesebb az erősebb.

Fényesség

A csillagászok sokáig úgy gondolták, hogy a csillagok látszólagos fényességének különbsége csak a távolsággal függ össze: minél távolabb van a csillag, annál kevésbé fényesnek kell megjelennie. Ám amikor a csillagok távolsága ismertté vált, a csillagászok felfedezték, hogy néha a távolabbi csillagok nagyobb látható fényességgel rendelkeznek. Ez azt jelenti, hogy a csillagok látszólagos fényessége nemcsak a távolságuktól függ, hanem a fényük tényleges erősségétől, vagyis a fényességüktől is. Egy csillag fényereje a csillagok felületének méretétől és hőmérsékletétől függ. A csillag fényereje kifejezi valódi fényerejét a Nap fényerősségéhez képest. Például, amikor azt mondják, hogy a Szíriusz fényereje 17, ez azt jelenti, hogy a fényének valódi intenzitása 17-szer nagyobb, mint a Napé.

A csillagászok a csillagok fényességének meghatározásával megállapították, hogy sok csillag több ezerszer fényesebb a Napnál, például a Deneb (alpha Cygnus) fényessége 9400. A csillagok között vannak olyanok, amelyek több százezerszer többet bocsátanak ki. fény, mint a Nap. Példa erre a Dorado csillagképben az S betűvel jelképezett csillag. 1 000 000-szer fényesebben ragyog, mint a Nap. Más csillagok ugyanolyan vagy majdnem ugyanolyan fényerővel rendelkeznek, mint a mi Napunk, például az Altair (Alpha Aquila) -8. Vannak csillagok, amelyek fényereje ezredrészben van kifejezve, vagyis fényerősségük több százszor kisebb, mint a Napé.

A csillagok színe, hőmérséklete és összetétele

A csillagoknak van különböző színű. Például a Vega és a Deneb fehér, a Capella sárgás, a Betelgeuse pedig vöröses. Minél alacsonyabb egy csillag hőmérséklete, annál vörösebb. A fehér csillagok hőmérséklete eléri a 30 000, sőt a 100 000 fokot is; a sárga csillagok hőmérséklete körülbelül 6000 fok, a vörös csillagoké pedig 3000 fok és az alatti.

A csillagok forró gáznemű anyagokból állnak: hidrogén, hélium, vas, nátrium, szén, oxigén és mások.

Csillaghalmaz

A csillagok a Galaxis hatalmas terében meglehetősen egyenletesen oszlanak el. De néhányuk bizonyos helyeken még felhalmozódik. Természetesen még ott is nagyon nagyok a távolságok a csillagok között. De a hatalmas távolságok miatt az ilyen közeli csillagok csillaghalmaznak tűnnek. Ezért hívják így. A csillaghalmazok közül a leghíresebb a Plejádok a Bika csillagképben. Szabad szemmel 6-7 csillagot lehet megkülönböztetni a Plejádokon, amelyek nagyon közel helyezkednek el egymáshoz. Egy távcsövön keresztül kis területen több mint száz látható belőlük. Ez az egyik olyan halmaz, amelyben a csillagok többé-kevésbé elszigetelt rendszert alkotnak, amelyeket közös térbeli mozgás köt össze. Ennek a csillaghalmaznak az átmérője körülbelül 50 fényév. De még az ebben a halmazban lévő csillagok látszólagos közelsége ellenére is meglehetősen távol vannak egymástól. Ugyanebben a csillagképben, a fő - a legfényesebb - vöröses Al-debaran csillag körül van egy másik, szétszórtabb csillaghalmaz - a Hiádok.

Egyes csillaghalmazok homályos, elmosódott foltokként jelennek meg gyenge teleszkópokban. Az erősebb teleszkópokban ezek a foltok, különösen a szélek felé, egyes csillagokra bomlanak fel. A nagy teleszkópok lehetővé teszik annak megállapítását, hogy ezek különösen közeli, gömb alakú csillaghalmazok. Ezért az ilyen klasztereket gömbölyűnek nevezik. Ma már több mint száz gömb alakú csillaghalmazt ismerünk. Mindegyik nagyon távol van tőlünk. Mindegyik több százezer csillagból áll.

Az a kérdés, hogy mi a csillagok világa, nyilvánvalóan az egyik első kérdés, amellyel az emberiség szembesült a civilizáció hajnala óta. Bárki, aki a csillagos égbolton gondolkodik, a legfényesebb csillagokat önkéntelenül is a legegyszerűbb alakzatokká – négyzetekké, háromszögekké, keresztekké – összekapcsolja egymással, önkéntelenül saját csillagos égbolttérképének megalkotójává válik. Őseink ugyanezt az utat követték, és a csillagos eget világosan megkülönböztethető csillagkombinációkra osztották, amelyeket csillagképeknek neveznek. Az ókori kultúrákban találunk utalásokat az istenek vagy mítoszok szimbólumaival azonosított első csillagképekre, amelyek költői nevek formájában jutottak el hozzánk - az Orion csillagkép, a Canes Venatici csillagkép, az Androméda csillagkép, stb. Ezek a nevek úgy tűnt, hogy szimbolizálják őseink elképzeléseit a világegyetem örökkévalóságáról és változhatatlanságáról, a kozmosz harmóniájának állandóságáról és változhatatlanságáról.

Meddig élhet egy sztár? Először is határozzuk meg: egy csillag élettartama alatt a magfúzió végrehajtására való képességét értjük. Mert a „csillag teteme” még a szintézis befejezése után is sokáig lóghat.

Általában minél kisebb tömegű egy csillag, annál tovább fog élni. A legkisebb tömegű csillagok vörös törpék. Naptömegük 7,5 és 50 százalék között lehet. Bármi, ami kevésbé masszív, nem mehet magfúzió alá – és nem is lesz csillag. A jelenlegi modellek szerint a legkisebb vörös törpék akár 10 billió évig is kitarthatnak. Hasonlítsa össze ezt a mi Napunkkal, ahol a fúzió körülbelül 10 milliárd évig tart – ezerszer kevesebbet. Amint a hidrogén nagy része összeolvadt, az elmélet szerint a világosvörös törpe kék törpévé válik, és amikor a maradék hidrogén elfogy, a magban a fúzió leáll, és a törpe fehér lesz.

A legrégebbi csillagok

Úgy tűnik, hogy a legrégebbi csillagok azok, amelyek közvetlenül az Ősrobbanás után keletkeztek (körülbelül 13,8 milliárd évvel ezelőtt). A csillagászok meg tudják becsülni a csillagok korát a csillagfényükre nézve – ez megmondja nekik, hogy az egyes elemekből mennyi van a csillagban (pl. hidrogén, hélium, lítium). A legrégebbi csillagok általában hidrogénből és héliumból állnak, és nagyon kis tömegük van a nehezebb elemeknek.

A legrégebbi megfigyelt csillag az SMSS J031300.36-670839.3. Felfedezését 2014 februárjában jelentették be. Korát 13,6 milliárd évre becsülik, és még mindig nem tartozik az első csillagok közé. Ilyen csillagokat még nem fedeztek fel, de biztosan lehet. A vörös törpék, mint megjegyeztük, több billió évig élnek, de nagyon nehéz felismerni őket. Mindenesetre, még ha léteznek is ilyen csillagok, keresni őket olyan, mint tűt keresni a szénakazalban.

A leghalványabb csillagok

Mely csillagok a leghalványabbak? Mielőtt válaszolnánk erre a kérdésre, értsük meg, mi az a „homály”. Minél távolabb vagyunk egy csillagtól, annál halványabbnak tűnik, ezért csak a távolságot, mint tényezőt kell eltávolítanunk, és meg kell mérnünk a fényességét, vagy a csillag által fotonok, fényrészecskék formájában kibocsátott teljes energiamennyiséget.

Ha azokra a csillagokra korlátozzuk magunkat, amelyek még fúziós folyamatban vannak, akkor a legalacsonyabb fényerő a vörös törpékben található. A legmenőbb csillag a legkisebb fényerővel jelenleg a 2MASS J0523-1403 vörös törpe. Kicsit kevesebb fény – és belépünk a barna törpék birodalmába, amelyek már nem csillagok.

Csillagmaradványok is lehetnek: fehér törpék, neutroncsillagok stb. Mennyire lehetnek homályosak? A fehér törpék valamivel világosabbak, de sokáig tart lehűlni. Egy bizonyos idő elteltével hideg széndarabokká alakulnak, gyakorlatilag nem fényt kibocsátó- „fekete törpékké” váljanak. A fehér törpék nagyon hosszú ideig hűlnek le, ezért egyszerűen még nem léteznek.

Az asztrofizikusok még nem tudják, mi történik a neutroncsillagok anyagával, amikor lehűlnek. Más galaxisok szupernóváinak megfigyelésével arra tippelhetnek, hogy több százmillió neutroncsillag keletkezhetett galaxisunkban, de ennek a számnak eddig csak egy töredékét jegyezték fel. A többi biztosan annyira kihűlt, hogy egyszerűen láthatatlanná vált.

Mi a helyzet a fekete lyukakkal a mély intergalaktikus térben, ahol semmi sem kering? Még mindig bocsátanak ki némi sugárzást, amit Hawking-sugárzásnak neveznek, de nem sokat. Az ilyen magányos fekete lyukak valószínűleg kevésbé világítanak, mint a csillagok maradványai. Léteznek? Talán.

A legfényesebb csillagok

A legfényesebb csillagok általában a legnagyobb tömegűek is. Általában Wolf-Rayet csillagok is, ami azt jelenti, hogy forrók, és sok tömeget dobnak az erős csillagszelekbe. A legfényesebb csillagok sem élnek túl sokáig: "élj gyorsan, halj meg fiatalon."

Az eddigi legfényesebb csillag (és a legnagyobb tömegű) az R136a1. Megnyitását 2010-ben jelentették be. Ez egy Wolf-Rayet csillag, amelynek fényereje körülbelül 8 700 000 naperős, tömege pedig 265-ször nagyobb, mint otthoni csillagunké. Egyszer a tömege 320 napelem volt.

Az R136a1 valójában az R136 nevű sűrű csillaghalmaz része. Paul Crowther, az egyik felfedező szerint: „A bolygók kialakulása hosszabb ideig tart, mint egy ilyen csillag életében és halálában. Még ha lennének is ott bolygók, nem lennének rajtuk csillagászok, mert az éjszakai égbolt olyan fényes volt, mint a nappali égbolt."

A legnagyobb sztárok

Óriási tömege ellenére az R136a1 nem a legnagyobb csillag (méret szerint). Sok nagyobb csillag létezik, és ezek mind vörös szuperóriások – olyan csillagok, amelyek egész életükben sokkal kisebbek voltak, amíg el nem fogyott a hidrogén, elkezdték olvasztani a héliumot, és elkezdtek emelkedni a hőmérséklet és tágulni. A mi Napunk is hasonló sorsra jut. A hidrogén elfogy, és a csillag kitágul, vörös óriássá változik. Ahhoz, hogy vörös szuperóriássá váljon, egy csillagnak 10-szer nagyobb tömegűnek kell lennie, mint a mi Napunk. A vörös szuperóriás fázis általában rövid, mindössze néhány ezer-egymilliárd évig tart. Ez csillagászati ​​mércével mérve nem sok.

A leghíresebb vörös szuperóriások az Alpha Antares és a Betelgeuse, de ezek is meglehetősen kicsik a legnagyobbakhoz képest. A legnagyobb vörös szuperóriás megtalálása nagyon eredménytelen próbálkozás, mert az ilyen csillagok pontos méretét nagyon nehéz biztosan megbecsülni. A legnagyobbaknak 1500-szor szélesebbnek kell lenniük, mint a Nap, esetleg többnek.

Csillagok a legfényesebb robbanásokkal

A nagy energiájú fotonokat gamma-sugárzásnak nevezzük. Nukleáris robbanások eredményeként születnek, ezért egyes országok speciális műholdakat bocsátanak fel, hogy nukleáris kísérletek okozta gammasugárzást keressenek. 1967 júliusában az ilyen amerikai műholdak a gamma-sugárzás robbanását észlelték, amelyet nem nukleáris robbanás okozott. Azóta még sok hasonló robbanást fedeztek fel. Általában rövid életűek, mindössze néhány milliszekundumtól néhány percig tartanak. De nagyon fényes - sokkal fényesebb, mint a legfényesebb csillagok. A forrásuk nem a Földön van.

Mi okozza a gammasugár-kitöréseket? Sok a találgatás. Manapság a legtöbb spekuláció a hatalmas csillagok (szupernóvák vagy hipernóvák) felrobbanására vezethető vissza, miközben neutroncsillagokká vagy fekete lyukakká válnak. Egyes gamma-kitöréseket a magnetárok, a neutroncsillagok egy fajtája okozzák. Más gamma-kitörések oka lehet két neutroncsillag eggyé olvadása, vagy egy csillag beleesése egy fekete lyukba.

A legmenőbb egykori sztárok

A fekete lyukak nem csillagok, hanem maradványaik – de szórakoztató összehasonlítani őket a csillagokkal, mert az ilyen összehasonlítások megmutatják, milyen hihetetlen is tud mindkettő.

Fekete lyuk akkor keletkezik, amikor egy csillag gravitációja elég erős ahhoz, hogy legyőzze az összes többi erőt, és a csillag önmagában összeomlik egy szingularitásig. Nem nulla tömeggel, de nulla térfogattal egy ilyen pontnak elméletileg végtelen sűrűsége lenne. A végtelen azonban ritka a világunkban, ezért egyszerűen nincs jó magyarázatunk arra, hogy mi történik a fekete lyuk közepén.

A fekete lyukak rendkívül nagyok lehetnek. Az egyes galaxisok középpontjában felfedezett fekete lyukak több tízmilliárd naptömegűek is lehetnek. Ráadásul a szupermasszív fekete lyukak pályáján lévő anyag nagyon fényes lehet, fényesebb, mint a galaxisok összes csillaga. A fekete lyuk közelében erős fúvókák is lehetnek, amelyek szinte fénysebességgel mozognak.

A leggyorsabban mozgó csillagok

2005-ben Warren Brown és más csillagászok a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központban bejelentették, hogy felfedeztek egy csillagot, amely olyan gyorsan mozog, hogy az kirepült a Tejútrendszerből, és soha többé nem tér vissza. Hivatalos neve SDSS J090745.0+024507, de Brown "gazember sztárnak" nevezte.

Más gyorsan mozgó csillagokat is felfedeztek. Ezeket hipersebességű csillagoknak vagy ultragyors csillagoknak nevezik. 2014 közepéig 20 ilyen csillagot fedeztek fel. A legtöbbjük a galaxis közepéből származik. Az egyik hipotézis szerint egy pár szorosan összefüggő csillag (egy kettős rendszer) elhaladt a galaxis közepén lévő fekete lyuk közelében, az egyik csillagot a fekete lyuk elfogta, a másikat pedig nagy sebességgel kilökődött.

Vannak csillagok, amelyek még gyorsabban mozognak. Valójában általánosságban elmondható, hogy minél távolabb van egy csillag galaxisunktól, annál gyorsabban távolodik tőlünk. Ez az Univerzum tágulásának köszönhető, nem pedig a csillag mozgásának az űrben.

A legváltozatosabb csillagok

A Földről nézve sok csillag fényessége erősen ingadozik. Változócsillagoknak nevezik őket. Sok van belőlük: csak a Tejút-galaxisban körülbelül 45 000 van belőlük.

Coel Hellier asztrofizikus professzor szerint ezek közül a csillagok közül a legváltozóbbak a kataklizmikus vagy robbanásveszélyes változócsillagok. Fényességük napközben 100-szorosára nőhet, csökkenhet, újra nőhet stb. Az ilyen csillagok népszerűek az amatőr csillagászok körében.

Ma már jól értjük, mi történik a kataklizmikus változócsillagokkal. Ezek olyan bináris rendszerek, amelyekben az egyik csillag egy közönséges csillag, a másik pedig egy fehér törpe. Egy közönséges csillag anyaga egy akkréciós korongra esik, amely a fehér törpe körül kering. Amint a lemez tömege elég nagy, elkezdődik a fúzió, ami a fényerő növekedését eredményezi. Fokozatosan a szintézis kiszárad, és a folyamat újra kezdődik. Néha egy fehér törpe összeesik. Van elég fejlesztési lehetőség.

A legszokatlanabb sztárok

Bizonyos típusú csillagok meglehetősen szokatlanok. Nem feltétlenül rendelkeznek olyan extrém tulajdonságokkal, mint a fényerő vagy a tömeg, csak furcsák.

Mint például a Torna-Zytkow objektumok. Nevét Kip Thorne és Anna Zhitkov fizikusokról kapták, akik először javasolták létezésüket. Az volt az elképzelésük, hogy egy neutroncsillag egy vörös óriás vagy szuperóriás magja lehet. Az ötlet hihetetlen, de... nemrég fedeztek fel egy ilyen tárgyat.

Néha két nagy sárga csillag olyan közel kering egymáshoz, hogy a köztük lévő anyagtól függetlenül úgy néznek ki, mint egy óriási kozmikus földimogyoró. Csak két ilyen rendszer ismert.

A Przybylski-csillagot néha szokatlan csillagok példájaként emlegetik, mivel a csillagfénye eltér bármely más csillagétól. A csillagászok megmérik az egyes hullámhosszok intenzitását, hogy kitalálják, miből áll a csillag. Ez általában nem probléma, de a tudósok még mindig próbálják megérteni Przybylski csillagának spektrumát.

A listverse.com anyagai alapján