Magnitudinea

© Cunoașterea este putere

Ptolemeu și Almagestul

Prima încercare de a întocmi un catalog de stele, bazat pe principiul gradului lor de luminozitate, a fost făcută de astronomul elen Hiparh din Niceea în secolul al II-lea î.Hr. Printre numeroasele sale lucrări (din păcate, aproape toate sunt pierdute) au apărut „Catalog Star”, care conține o descriere a 850 de stele clasificate după coordonate și luminozitate. Datele culese de Hiparh, care, în plus, a descoperit fenomenul precesiunii, au fost elaborate și dezvoltate în continuare datorită lui Claudius Ptolemeu din Alexandria (Egipt) în secolul al II-lea. ANUNȚ El a creat un opus fundamental "Almagest"în treisprezece cărți. Ptolemeu a adunat toate cunoștințele astronomice ale acelei vremuri, le-a clasificat și le-a prezentat într-o formă accesibilă și de înțeles. Almagest a inclus și Catalogul Star. S-a bazat pe observațiile făcute de Hiparh cu patru secole în urmă. Dar „Catalogul de stele” al lui Ptolemeu conținea deja aproximativ o mie de stele.

Catalogul lui Ptolemeu a fost folosit aproape peste tot timp de un mileniu. El a împărțit stelele în șase clase în funcție de gradul de luminozitate: cele mai strălucitoare au fost atribuite primei clase, cele mai puțin strălucitoare - celei de-a doua și așa mai departe. Clasa a șasea include stele care abia sunt vizibile cu ochiul liber. Termenul „luminozitatea corpurilor cerești” sau „magnitudinea stelară” este folosit și astăzi pentru a determina măsura strălucirii corpurilor cerești, nu numai a stelelor, ci și a nebuloaselor, galaxiilor și a altor fenomene cerești.

Luminozitatea stelelor și mărimea vizuală

Privind cerul înstelat, puteți observa că stelele variază în luminozitatea lor sau în strălucirea lor aparentă. Cele mai strălucitoare stele sunt numite stele de prima magnitudine; acele stele care au o luminozitate de 2,5 ori mai slabă decât stelele de magnitudinea 1 au magnitudinea a 2-a. Acestea dintre ele sunt clasificate ca stele de magnitudinea a 3-a. care sunt de 2,5 ori mai slabe decât stelele de magnitudinea a 2-a etc. Cele mai slabe stele vizibile cu ochiul liber sunt clasificate ca stele de magnitudinea 6. Trebuie amintit că numele „magnitudinea stelară” nu indică dimensiunea stelelor, ci doar luminozitatea aparentă a acestora.

În total, există 20 dintre cele mai strălucitoare stele de pe cer, despre care se spune că sunt stele de prima magnitudine. Dar asta nu înseamnă că au aceeași luminozitate. De fapt, unele dintre ele sunt ceva mai strălucitoare decât prima magnitudine, altele sunt ceva mai slabe și doar una dintre ele este o stea de exact prima magnitudine. Aceeași situație se aplică stelelor de magnitudinea a 2-a, a 3-a și ulterioare. Prin urmare, pentru a indica mai precis luminozitatea unei anumite stele, folosesc cantități fracționale. Deci, de exemplu, acele stele care în luminozitatea lor se află la mijloc între stelele de magnitudinea 1 și a 2-a sunt considerate ca aparținând magnitudinii 1,5. Sunt stele cu magnitudini 1,6; 2,3; 3,4; 5.5 etc. Pe cer sunt vizibile mai multe stele deosebit de strălucitoare, care în strălucirea lor depășesc strălucirea stelelor de magnitudinea I. Pentru aceste stele, zero și magnitudini negative. Deci, de exemplu, cea mai strălucitoare stea din emisfera nordică a cerului - Vega - are o magnitudine de 0,03 (0,04) magnitudine, iar cea mai strălucitoare stea - Sirius - are o magnitudine de minus 1,47 (1,46) magnitudine, în emisfera sudică. cel mai strălucitor este steaua Canopus(Canopus este situat în constelația Carina. Cu o magnitudine aparentă de minus 0,72, Canopus are cea mai mare luminozitate dintre toate stele în termen de 700 de ani lumină de Soare. Pentru comparație, Sirius este doar de 22 de ori mai strălucitor decât Soarele nostru, dar este mult mai aproape de noi decât Canopus. Pentru multe stele dintre cei mai apropiați vecini ai Soarelui, Canopus este cea mai strălucitoare stea de pe cerul lor.)

Amploarea în știința modernă

La mijlocul secolului al XIX-lea. astronom englez Norman Pogson a îmbunătățit metoda de clasificare a stelelor pe baza principiului luminozității, care exista încă din vremea lui Hiparh și Ptolemeu. Pogson a ținut cont de faptul că diferența de luminozitate dintre cele două clase este de 2,5 (de exemplu, intensitatea luminoasă a unei stele de clasa a treia este de 2,5 ori mai mare decât cea a unei stele de clasa a patra). Pogson a introdus o nouă scară conform căreia diferența dintre stelele din prima și a șasea clasă este de 100 la 1 (O diferență de 5 magnitudini corespunde unei schimbări a luminozității stelelor cu un factor de 100). Astfel, diferența în ceea ce privește luminozitatea dintre fiecare clasă nu este de 2,5, ci de 2,512 la 1.

Sistemul dezvoltat de astronomul englez a făcut posibilă menținerea scării existente (împărțire în șase clase), dar i-a oferit maximă acuratețe matematică. În primul rând, Steaua Polară a fost aleasă ca punct zero pentru sistemul de mărimi stelare; magnitudinea sa, în conformitate cu sistemul Ptolemaic, a fost determinată a fi 2,12. Mai târziu, când a devenit clar că Steaua Polară este o stea variabilă, stelele cu caracteristici constante au fost atribuite condiționat rolului punctului zero. Pe măsură ce tehnologia și echipamentul s-au îmbunătățit, oamenii de știință au reușit să determine mărimile stelare cu o precizie mai mare: până la zecimi și mai târziu până la sutimi de unități.

Relația dintre mărimile stelelor aparente este exprimată prin formula lui Pogson: m 2 -m 1 =-2,5 log(E 2 /E 1) .

Numărul n de stele cu o magnitudine vizuală mai mare decât L

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

Mărimea relativă și absolută

Magnitudinea stelare, măsurată cu instrumente speciale montate într-un telescop (fotometre), indică cât de multă lumină de la o stea ajunge la un observator de pe Pământ. Lumina parcurge distanța de la stea până la noi și, în consecință, cu cât steaua este mai departe, cu atât apare mai slabă. Cu alte cuvinte, faptul că stelele variază în luminozitate nu oferă încă informații complete despre stea. O stea foarte strălucitoare poate avea o luminozitate mare, dar să fie foarte departe și, prin urmare, să aibă o magnitudine foarte mare. Pentru a compara luminozitatea stelelor, indiferent de distanța lor față de Pământ, a fost introdus conceptul „mărimea absolută”. Pentru a determina magnitudinea absolută, trebuie să cunoașteți distanța până la stea. Magnitudinea absolută M caracterizează luminozitatea unei stele la o distanță de 10 parsecs de observator. (1 parsec = 3,26 ani lumină.). Relația dintre magnitudinea absolută M, magnitudinea aparentă m și distanța până la steaua R în parsecs: M = m + 5 – 5 log R.

Pentru stelele relativ apropiate, îndepărtate la o distanță care nu depășește câteva zeci de parsecs, distanța este determinată de paralaxă într-un mod cunoscut de două sute de ani. În acest caz, deplasările unghiulare neglijabile ale stelelor sunt măsurate atunci când sunt observate din diferite puncte ale orbitei pământului, adică în diferite momente ale anului. Paralaxele chiar și ale celor mai apropiate stele sunt mai mici de 1". Conceptul de paralaxă este asociat cu numele uneia dintre unitățile de bază din astronomie - parsec. Parsec este distanța până la o stea imaginară, a cărei paralaxa anuală este egală cu 1".

Dragi vizitatori!

Munca dvs. este dezactivată JavaScript. Vă rugăm să activați scripturile în browser, iar funcționalitatea completă a site-ului vă va deschide!

Astronomie

• Traducere

Le cunoașteți pe toate, precum și motivele luminozității lor?

Mi-e foame de noi cunoștințe. Ideea este să înveți în fiecare zi și să devii din ce în ce mai strălucitor. Aceasta este esența acestei lumi.
- Jay Z

Când îți imaginezi cerul nopții, cel mai probabil te gândești la mii de stele sclipind pe pătura neagră a nopții, ceva ce poate fi văzut cu adevărat doar departe de orașe și alte surse de poluare luminoasă.

Dar aceia dintre noi care nu apucă să asista la un astfel de spectacol în mod periodic, ratează faptul că stelele văzute din zonele urbane cu poluare luminoasă ridicată arată diferit decât atunci când sunt văzute în condiții de întuneric. Culoarea și luminozitatea relativă le deosebesc imediat de stelele vecine și fiecare are propria poveste.

Oamenii din emisfera nordică pot recunoaște probabil imediat Ursa Major sau litera W în Cassiopeia, în timp ce în emisfera sudică cea mai faimoasă constelație trebuie să fie Crucea de Sud. Dar aceste stele nu sunt printre cele mai strălucitoare zece!

Calea Lactee de lângă Crucea de Sud

Fiecare stea are propriul ciclu de viață, de care este legată din momentul nașterii. Când se formează orice stea, elementul dominant va fi hidrogenul - cel mai abundent element din Univers - iar soarta sa este determinată doar de masa sa. Stele cu masa Soarelui de 8% pot aprinde reacții de fuziune nucleară în nucleele lor, fuzionand heliul din hidrogen, iar energia lor se mișcă treptat din interior spre exterior și se revarsă în Univers. Stelele cu masă mică sunt roșii (din cauza temperaturilor scăzute), slăbesc și își ard combustibilul încet - cele mai longevive sunt destinate să ardă trilioane de ani.

Dar cu cât o stea câștigă mai multă masă, cu atât miezul său este mai fierbinte și regiunea în care are loc fuziunea nucleară este mai mare. În momentul în care atinge masa solară, steaua se încadrează în clasa G, iar durata sa de viață nu depășește zece miliarde de ani. Dublați masa solară și obțineți o stea de clasa A care este albastru strălucitor și trăiește mai puțin de două miliarde de ani. Și cele mai masive stele, clasele O și B, trăiesc doar câteva milioane de ani, după care miezul lor rămâne fără combustibil de hidrogen. Deloc surprinzător, cele mai masive și fierbinți stele sunt și cele mai strălucitoare. O stea tipică din clasa A poate fi de 20 de ori mai strălucitoare decât Soarele, iar cele mai masive pot fi de zeci de mii de ori mai strălucitoare!

Dar indiferent de modul în care o stea își începe viața, combustibilul cu hidrogen din miezul său se epuizează.

Și din acel moment, steaua începe să ardă elemente mai grele, extinzându-se într-o stea gigantică, mai rece, dar și mai strălucitoare decât cea originală. Faza gigant este mai scurtă decât faza de ardere a hidrogenului, dar luminozitatea sa incredibilă o face vizibilă de la distanțe mult mai mari decât era vizibilă steaua originală.

Ținând cont de toate acestea, să trecem la cele mai strălucitoare zece stele de pe cerul nostru, în ordinea crescătoare a luminozității.

10. Achernar. O stea albastră strălucitoare cu masa de șapte ori mai mare a Soarelui și de 3.000 de ori mai luminoasă. Aceasta este una dintre cele mai rapide stele care se rotesc cunoscute de noi! Se rotește atât de repede încât raza lui ecuatorială este cu 56% mai mare decât raza polară, iar temperatura la pol - deoarece este mult mai aproape de nucleu - este cu 10.000 K mai mare. Dar este destul de departe de noi, la 139 de ani lumină distanță.

9. Betelgeuse. O stea gigantică roșie din constelația Orion, Betelgeuse a fost o stea luminoasă și fierbinte de clasa O până când a rămas fără hidrogen și a trecut la heliu. În ciuda temperaturii sale scăzute de 3.500 K, este de peste 100.000 de ori mai strălucitor decât Soarele, motiv pentru care este printre cele mai strălucitoare zece, în ciuda faptului că se află la 600 de ani lumină distanță. În următorul milion de ani, Betelgeuse va deveni supernovă și va deveni temporar cea mai strălucitoare stea de pe cer, posibil vizibilă în timpul zilei.

8. Procion. Vedeta este foarte diferită de cele pe care le-am considerat. Procyon este o stea modestă de clasă F, cu doar 40% mai mare decât Soarele și pe punctul de a rămâne fără hidrogen în miezul său - adică este o subgiant în proces de evoluție. Este de aproximativ 7 ori mai strălucitor decât Soarele, dar se află la doar 11,5 ani lumină distanță, așa că poate fi mai strălucitor decât toate stelele de pe cerul nostru, cu excepția celor șapte.

7. Rigel. În Orion, Betelgeuse nu este cea mai strălucitoare dintre stele - această distincție este acordată lui Rigel, o stea și mai îndepărtată de noi. Se află la 860 de ani lumină distanță și, cu o temperatură de doar 12.000 de grade, Rigel nu este o stea din secvența principală - este o rară supergigant albastră! Este de 120.000 de ori mai strălucitor decât Soarele și strălucește atât de puternic nu din cauza distanței de la noi, ci din cauza propriei străluciri.

6. Capela. Aceasta este o stea ciudată, deoarece este de fapt două giganți roșii cu temperaturi comparabile cu Soarele, dar fiecare este de aproximativ 78 de ori mai strălucitoare decât Soarele. La o distanta de 42 de ani lumina, este combinatia dintre propria luminozitate, distanta relativ scurta si faptul ca sunt doi dintre ele ceea ce permite Capella sa fie pe lista noastra.

5. Vega. Cea mai strălucitoare vedetă din Triunghiul Vară-Toamnă, casa extratereștrilor din filmul „Contact”. Astronomii l-au folosit ca o stea standard de „magnitudine zero”. Este situată la doar 25 de ani lumină de noi, aparține stelelor din secvența principală și este una dintre cele mai strălucitoare stele de clasa A cunoscute de noi și este, de asemenea, destul de tânără, de doar 400-500 de milioane de ani. În plus, este de 40 de ori mai strălucitoare decât Soarele și este a cincea cea mai strălucitoare stea de pe cer. Și dintre toate stelele din emisfera nordică, Vega este a doua după o stea...

4. Arcturus. Gigantul portocaliu, la scara evolutivă, se află undeva între Procyon și Capella. Este cea mai strălucitoare stea din emisfera nordică și poate fi găsită cu ușurință de „mânerul” Carului Mare. Este de 170 de ori mai strălucitor decât Soarele și, urmând drumul său evolutiv, poate deveni și mai strălucitor! Se află la doar 37 de ani lumină distanță și doar trei stele sunt mai strălucitoare decât ea, toate situate în emisfera sudică.

3. Alfa Centauri. Acesta este un sistem triplu în care membrul principal este foarte asemănător cu Soarele și este el însuși mai slab decât orice stea din cele zece. Dar sistemul Alpha Centauri este format din stelele cele mai apropiate de noi, așa că locația sa îi afectează luminozitatea aparentă - la urma urmei, este la doar 4,4 ani lumină distanță. Nu seamănă deloc cu numărul 2 de pe listă.

2. Canopus. O supergigantă albă, Canopus este de 15.000 de ori mai strălucitoare decât Soarele și este a doua cea mai strălucitoare stea de pe cerul nopții, în ciuda faptului că se află la 310 de ani lumină distanță. Este de zece ori mai masiv decât Soarele și de 71 de ori mai mare - nu este surprinzător că strălucește atât de puternic, dar nu a putut ajunge pe primul loc. La urma urmei, cea mai strălucitoare stea de pe cer este...

1. Sirius. Este de două ori mai luminos decât Canopus, iar observatorii emisferei nordice îl pot vedea adesea ridicându-se în spatele constelației Orion în timpul iernii. Pâlpâie frecvent, deoarece lumina sa strălucitoare poate pătrunde în atmosfera inferioară mai bine decât cea a altor stele. Se află la doar 8,6 ani lumină distanță, dar este o stea de clasa A, de două ori mai masivă și de 25 de ori mai strălucitoare decât Soarele.

S-ar putea să vă surprindă că stelele de top de pe listă nu sunt cele mai strălucitoare sau cele mai apropiate stele, ci mai degrabă combinații de suficient de strălucitoare și suficient de apropiate pentru a străluci cel mai bine. Stelele situate de două ori mai departe au de patru ori mai puțină luminozitate, așa că Sirius strălucește mai tare decât Canopus, care strălucește mai tare decât Alpha Centauri etc. Interesant este că stelele pitice din clasa M, cărora îi aparțin trei din patru stele din Univers, nu se află deloc pe această listă.

Ce putem scoate din această lecție: uneori lucrurile care ni se par cele mai izbitoare și cele mai evidente se dovedesc a fi cele mai neobișnuite. Lucrurile comune pot fi mult mai greu de găsit, dar asta înseamnă că trebuie să ne îmbunătățim metodele de observare!

Luminozitate aparentă

Privește cerul noaptea. Cel mai probabil vei vedea o duzină sau una și jumătate de stele foarte luminoase (în funcție de anotimp și de locația ta pe Pământ), câteva zeci de stele mai slabe și multe, multe foarte slabe.

Strălucirea stelelor este cea mai veche caracteristică a lor observată de om. Chiar și în cele mai vechi timpuri, oamenii au venit cu o măsură pentru luminozitatea stelelor - „magnitudinea stelară”. Deși se numește „magnitudine”, desigur, nu vorbim despre dimensiunea stelelor, ci doar despre strălucirea lor percepută de ochi. Unor stele strălucitoare au primit prima magnitudine. Pentru stelele care păreau o anumită cantitate mai slabă - a doua. Stele care arătau la fel de mai slabe decât cele anterioare - a treia. Și așa mai departe.

Rețineți că, cu cât steaua este mai strălucitoare, cu atât magnitudinea este mai mică. Stelele de prima magnitudine sunt departe de a fi cele mai strălucitoare de pe cer. A fost necesar să se introducă magnitudini zero și chiar negative. Sunt posibile și mărimi fracționale. Cele mai slabe stele pe care ochiul uman le poate vedea sunt stele de a șasea magnitudine. Cu binoclul poți vedea până la al șaptelea, cu un telescop de amator - până la al zecelea sau al doisprezecelea, iar telescopul orbital modern Hubble ajunge până la al treizecilea.

Iată mărimile stelelor noastre familiare: Sirius (-1,5), Alpha Centauri (-0,3), Betelgeuse 0,3 (în medie, deoarece variabilă). Stelele binecunoscute ale Ursei Majore sunt stele de a doua magnitudine. Mărimea lui Venus poate ajunge până la (-4,5) - ei bine, un punct foarte luminos, dacă ai norocul să-l vezi, Jupiter - până la (-2,9).

Așa se măsoară luminozitatea stelelor timp de multe secole, cu ochiul, comparând stelele cu cele standard. Dar apoi au apărut instrumente imparțiale și s-a descoperit un fapt interesant. Care este luminozitatea aparentă a unei stele? Poate fi definită ca cantitatea de lumină (fotoni) de la acea stea care intră în ochiul nostru la un moment dat. Deci, s-a dovedit că scara de mărime este logaritmică (ca toate scalele bazate pe percepția simțurilor). Adică, diferența de luminozitate cu o magnitudine este o diferență a numărului de fotoni de două ori și jumătate. Comparați, de exemplu, cu o scară muzicală, este același lucru: o diferență de octavă în înălțime este o diferență dublă de frecvență.

Măsurarea luminozității aparente a stelelor în magnitudini este încă folosită în observațiile vizuale; valorile magnitudinii sunt înregistrate în toate cărțile de referință astronomice. Este convenabil, de exemplu, pentru a evalua și compara rapid luminozitatea stelelor.

Puterea de radiație

Luminozitatea stelelor pe care le vedem cu ochii depinde nu numai de parametrii stelei în sine, ci și de distanța până la stea. De exemplu, micul dar apropiat Sirius ni se pare mai strălucitor decât îndepărtatul supergigant Betelgeuse.

Pentru a studia stelele, desigur, trebuie să comparați luminozitățile care nu depind de distanță. (Ele pot fi calculate cunoscând luminozitatea aparentă a stelei, distanța până la aceasta și o estimare a absorbției luminii într-o direcție dată.)

La început, magnitudinea absolută a fost folosită ca o astfel de măsură - magnitudinea teoretică pe care o stea ar avea-o dacă ar fi plasată la o distanță standard de 10 parsecs (32 de ani lumină). Dar totuși, pentru calculele astrofizice aceasta este o cantitate incomodă, bazată pe percepția subiectivă. S-a dovedit a fi mult mai convenabil să măsori nu luminozitatea aparentă teoretică, ci puterea de radiație foarte reală a stelei. Această mărime se numește luminozitate și se măsoară în luminozitățile Soarelui; luminozitatea Soarelui este luată ca una.

Pentru referință: luminozitatea Soarelui este de 3,846 * 10 la a douăzeci și șasea putere de wați.

Gama de luminozități ale stelelor cunoscute este enormă: de la miimi (și chiar milionimi) de soare până la cinci până la șase milioane.

Luminozitățile stelelor cunoscute de noi: Betelgeuse - 65.000 solare, Sirius - 25 solare, Alpha Centauri A - 1,5 solare, Alpha Centauri B - 0,5 solare, Proxima Centauri - 0,00006 solare.

Dar, din moment ce am trecut de la a vorbi despre luminozitate la a vorbi despre puterea radiației, ar trebui să se țină cont de faptul că una nu este deloc conectată cu cealaltă fără ambiguitate. Faptul este că luminozitatea aparentă este măsurată doar în domeniul vizibil, iar stelele emit mult mai mult decât doar acest interval. Știm că Soarele nostru nu numai că strălucește (lumina vizibilă), dar și încălzește (radiații infraroșii) și provoacă bronzare (radiații ultraviolete), iar radiațiile mai dure sunt reținute de atmosferă. Radiația maximă a Soarelui se încadrează exact la mijlocul intervalului vizibil - ceea ce nu este surprinzător: în procesul de evoluție, ochii noștri au fost adaptați în mod special la radiația solară; Din același motiv, Soarele apare complet alb în vid. Dar pentru stelele mai reci, radiația maximă este deplasată în regiunea roșie sau chiar în infraroșu. Există stele foarte cool, cum ar fi R Doradus, care emit cea mai mare parte a radiației lor în infraroșu. În stelele mai fierbinți, dimpotrivă, radiația maximă este deplasată în regiunea albastră, violetă sau chiar ultravioletă. Estimarea puterii de radiație a unor astfel de stele din radiația vizibilă va fi și mai eronată.

Prin urmare, se utilizează conceptul de „luminozitate bolometrică” a unei stele, adică. inclusiv radiațiile în toate domeniile. Luminozitatea bolometrică, după cum reiese din cele de mai sus, poate diferi considerabil de cea obișnuită (în domeniul vizibil). De exemplu, luminozitatea obișnuită a Betelgeuse este de 65.000 solare, iar luminozitatea bolometrică este de 100.000!

Ce determină puterea de radiație a unei stele?

Puterea de radiație a unei stele (și, prin urmare, luminozitatea acesteia) depinde de doi parametri principali: temperatura (cu cât este mai fierbinte, cu atât se emite mai multă energie pe unitatea de suprafață) și suprafața (cu cât este mai mare, cu atât mai multă energie poate emite steaua). la aceeași temperatură) .

Rezultă că cele mai strălucitoare stele din Univers trebuie să fie hipergiante albastre. Acest lucru este adevărat; astfel de stele sunt numite „variabile albastre strălucitoare”. Din fericire, sunt puține și toate sunt foarte departe de noi (ceea ce este extrem de util pentru viața proteică), dar includ celebrele „Steaua Pistolului”, Eta Carinae și alți campioni ai Universului în luminozitate.

Un lucru de reținut este că, deși variabilele albastre strălucitoare sunt într-adevăr cele mai strălucitoare stele cunoscute (5-6 milioane de luminozități solare), ele nu sunt cele mai mari. Hipergiganții roșii sunt mult mai mari decât hipergiganții albaștri, dar sunt mai puțin luminoase din cauza temperaturii.

Să luăm o pauză de la hipergiganții exotici și să ne uităm la stelele din secvența principală. În principiu, procesele care au loc în toate stelele din secvența principală sunt similare (distribuția zonelor de radiație și a zonelor de convecție în volumul stelei este diferită, dar atâta timp cât toată fuziunea termonucleară are loc în miez, aceasta nu joacă un rol special. ). Prin urmare, singurul parametru care determină temperatura unei stele din secvența principală este masa. Este la fel de simplu: cu cât este mai greu, cu atât mai fierbinte. Dimensiunile stelelor din secvența principală sunt, de asemenea, determinate de masă (din același motiv, similaritatea structurii și procesele în curs). Deci, se dovedește că, cu atât mai grele, mai mari și mai fierbinți, adică cele mai fierbinți stele din secvența principală sunt și cele mai mari. Îți amintești poza cu culorile vizibile ale stelelor? Ea ilustrează foarte bine acest principiu.

Aceasta înseamnă că cele mai fierbinți stele din secvența principală sunt și cele mai puternice (cele mai luminoase), iar cu cât temperatura lor este mai scăzută, cu atât luminozitatea lor este mai mică. Prin urmare, secvența principală pe diagrama Hertzsprung-Russell are forma unei dungi diagonale din colțul din stânga sus (cele mai fierbinți stele sunt cele mai strălucitoare) până în dreapta jos (cele mai mici stele sunt cele mai slabe).

Sunt mai puține reflectoare decât licuricii

Mai există o regulă legată de strălucirea stelelor. A fost derivată statistic și apoi explicată în teoria evoluției stelare. Cu cât stelele sunt mai strălucitoare, cu atât numărul lor este mai mic.

Adică, există mult mai multe stele slabe decât luminoase. Există foarte puține stele orbitoare din clasa spectrală O; sunt vizibil mai multe stele din clasa spectrală B; există și mai multe stele din clasa spectrală A și așa mai departe. Mai mult, cu fiecare clasă spectrală numărul de stele crește exponențial. Deci, cea mai mare populație stelară din Univers sunt piticele roșii - cele mai mici și mai slabe stele.

Și de aici rezultă că Soarele nostru este departe de a fi o stea „obișnuită” în ceea ce privește puterea, dar foarte decent. Sunt cunoscute relativ puține stele precum Soarele și chiar mai puține altele mai puternice.

Luminozitate

Multă vreme, astronomii au crezut că diferența de luminozitate aparentă a stelelor era asociată doar cu distanța până la acestea: cu cât steaua este mai departe, cu atât ar trebui să apară mai puțin strălucitoare. Dar când distanțele până la stele au devenit cunoscute, astronomii au descoperit că uneori stelele mai îndepărtate au o luminozitate aparentă mai mare. Aceasta înseamnă că luminozitatea aparentă a stelelor depinde nu numai de distanța lor, ci și de puterea reală a luminii lor, adică de luminozitatea lor. Luminozitatea unei stele depinde de mărimea suprafeței stelelor și de temperatura acesteia. Luminozitatea unei stele își exprimă adevărata intensitate luminoasă în comparație cu intensitatea luminoasă a Soarelui. De exemplu, când se spune că luminozitatea lui Sirius este de 17, aceasta înseamnă că adevărata intensitate a luminii sale este de 17 ori mai mare decât intensitatea Soarelui.

Prin determinarea luminozității stelelor, astronomii au descoperit că multe stele sunt de mii de ori mai strălucitoare decât Soarele, de exemplu, luminozitatea lui Deneb (alpha Cygnus) este de 9400. Printre stele se numără și cele care emit de sute de mii de ori mai mult. lumină decât Soarele. Un exemplu este steaua simbolizată de litera S în constelația Dorado. Strălucește de 1.000.000 de ori mai strălucitor decât Soarele. Alte stele au aceeași sau aproape aceeași luminozitate ca Soarele nostru, de exemplu, Altair (Alpha Aquila) -8. Există stele a căror luminozitate se exprimă în miimi, adică intensitatea lor luminoasă este de sute de ori mai mică decât cea a Soarelui.

Culoarea, temperatura și compoziția stelelor

Stelele au culori diferite. De exemplu, Vega și Deneb sunt albe, Capella este gălbuie și Betelgeuse este roșiatică. Cu cât temperatura unei stele este mai scăzută, cu atât este mai roșie. Temperatura stelelor albe atinge 30.000 și chiar 100.000 de grade; temperatura stelelor galbene este de aproximativ 6000 de grade, iar temperatura stelelor roșii este de 3000 de grade și mai jos.

Stelele constau din substanțe gazoase fierbinți: hidrogen, heliu, fier, sodiu, carbon, oxigen și altele.

Un grup de stele

Stelele din vastul spațiu al Galaxiei sunt distribuite destul de uniform. Dar unele dintre ele încă se acumulează în anumite locuri. Desigur, chiar și acolo distanțele dintre stele sunt încă foarte mari. Dar, din cauza distanțelor enorme, astfel de stele situate apropiat arată ca un grup de stele. De aceea se numesc așa. Cel mai faimos dintre grupurile stelare este Pleiadele din constelația Taurului. Cu ochiul liber se pot distinge 6-7 stele în Pleiade, situate foarte aproape una de alta. Printr-un telescop, mai mult de o sută dintre ele sunt vizibile într-o zonă mică. Acesta este unul dintre clusterele în care stelele formează un sistem mai mult sau mai puțin izolat, conectat printr-o mișcare comună în spațiu. Diametrul acestui cluster stelar este de aproximativ 50 de ani lumină. Dar chiar și cu apropierea aparentă a stelelor din acest grup, ele sunt de fapt destul de departe una de cealaltă. În aceeași constelație, înconjurând steaua sa principală - cea mai strălucitoare - roșiatică Al-debaran, există un alt grup de stele, mai împrăștiat - Hiadele.

Unele grupuri de stele apar ca pete neclare la telescoapele slabe. La telescoapele mai puternice, aceste pete, în special spre margini, se despart în stele individuale. Telescoapele mari fac posibilă stabilirea faptului că acestea sunt grupuri de stele deosebit de apropiate, având o formă sferică. Prin urmare, astfel de grupuri sunt numite globulare. În prezent sunt cunoscute peste o sută de grupuri de stele globulare. Toți sunt foarte departe de noi. Fiecare dintre ele este formată din sute de mii de stele.

Întrebarea despre ce este lumea stelelor este aparent una dintre primele întrebări cu care s-a confruntat omenirea încă de la începutul civilizației. Orice persoană care contemplă cerul înstelat conectează involuntar cele mai strălucitoare stele între ele în cele mai simple forme - pătrate, triunghiuri, cruci, devenind creatorul involuntar al propriei hărți a cerului înstelat. Strămoșii noștri au urmat aceeași cale, împărțind cerul înstelat în combinații clare de stele numite constelații. În culturile antice găsim referiri la primele constelații, identificate cu simbolurile zeilor sau mituri, care au ajuns până la noi sub forma unor nume poetice - constelația lui Orion, constelația Canes Venatici, constelația Andromeda, etc. Aceste nume păreau să simbolizeze ideile strămoșilor noștri despre eternitatea și imuabilitatea universului, constanța și imuabilitatea armoniei cosmosului.

Cât poate trăi o stea? În primul rând, să o definim: prin durata de viață a unei stele, ne referim la capacitatea sa de a realiza fuziunea nucleară. Pentru că „cadavrul unei stele” poate atârna mult timp chiar și după terminarea sintezei.

De obicei, cu cât o stea este mai puțin masivă, cu atât va trăi mai mult. Stelele cu cea mai mică masă sunt pitici roșii. Ele pot avea între 7,5 și 50% masa solară. Orice lucru mai puțin masiv nu poate suferi fuziune nucleară - și nu va fi o stea. Modelele actuale sugerează că cele mai mici pitice roșii pot rezista până la 10 trilioane de ani. Comparați acest lucru cu Soarele nostru, unde fuziunea va dura aproximativ 10 miliarde de ani - de o mie de ori mai puțin. Odată ce cea mai mare parte a hidrogenului este topită, teoria spune, piticul roșu deschis va deveni o pitică albastră, iar când hidrogenul rămas este epuizat, fuziunea în miez se va opri și piticul va deveni alb.

Cele mai vechi stele

Cele mai vechi stele par a fi cele care s-au format imediat după Big Bang (acum aproximativ 13,8 miliarde de ani). Astronomii pot estima vârsta stelelor uitându-se la lumina lor - aceasta le spune cât de mult din fiecare element se află în stea (de exemplu, hidrogen, heliu, litiu). Cele mai vechi stele tind să fie compuse în principal din hidrogen și heliu, cu o masă foarte mică dedicată elementelor mai grele.

Cea mai veche stea observată este SMSS J031300.36-670839.3. Descoperirea sa a fost anunțată în februarie 2014. Vârsta sa este estimată la 13,6 miliarde de ani și încă nu este una dintre primele stele. Astfel de stele nu au fost încă descoperite, dar cu siguranță ar putea fi. Piticii roșii, așa cum am observat, trăiesc trilioane de ani, dar sunt foarte greu de detectat. În orice caz, chiar dacă astfel de stele există, să le cauți este ca și cum ai căuta un ac într-un car de fân.

Cele mai slabe stele

Care stele sunt cele mai slabe? Înainte de a răspunde la această întrebare, să înțelegem ce este „dim”. Cu cât sunteți mai departe de o stea, cu atât mai slab apare, așa că trebuie doar să eliminăm distanța ca factor și să măsurăm luminozitatea acesteia, sau cantitatea totală de energie emisă de stea sub formă de fotoni, particule de lumină.

Dacă ne limităm la stelele care sunt încă în proces de fuziune, atunci cea mai scăzută luminozitate se găsește la piticele roșii. Cea mai tare stea cu cea mai scăzută luminozitate în prezent este pitica roșie 2MASS J0523-1403. Puțin mai puțină lumină – și vom intra în regatul piticilor bruni, care nu mai sunt stele.

Pot exista și rămășițe de stele: pitice albe, stele neutronice etc. Cât de slabe pot fi? Piticile albe sunt puțin mai ușoare, dar durează mult să se răcească. După un anumit timp, se transformă în bucăți reci de cărbune care practic nu emit lumină - devin „pitici negre”. Piticele albe au nevoie de foarte mult timp pentru a se răci, așa că pur și simplu nu există încă.

Astrofizicienii nu știu încă ce se întâmplă cu materia stelelor neutronice când se răcesc. Prin observarea supernovelor din alte galaxii, ei pot ghici că câteva sute de milioane de stele neutroni trebuie să se fi format în galaxia noastră, dar doar o mică parte din acest număr a fost înregistrată până acum. Restul trebuie să se fi răcit atât de mult încât au devenit pur și simplu invizibili.

Ce zici de găurile negre din spațiul intergalactic profund, fără nimic pe orbită? Ei încă mai emit unele radiații, cunoscute sub numele de radiații Hawking, dar nu prea multe. Astfel de găuri negre singuratice, probabil, strălucesc mai puțin decât rămășițele de stele. Există ele? Pot fi.

Cele mai strălucitoare stele

Cele mai strălucitoare stele tind să fie, de asemenea, cele mai masive. De asemenea, tind să fie stele Wolf-Rayet, ceea ce înseamnă că sunt fierbinți și aruncă multă masă în vânturile stelare puternice. Nici cele mai strălucitoare stele nu trăiesc foarte mult: „trăiește repede, mor tânăr”.

Cea mai strălucitoare stea de până acum (și cea mai masivă) este considerată a fi R136a1. Deschiderea sa a fost anunțată în 2010. Este o stea Wolf-Rayet cu o luminozitate de aproximativ 8.700.000 solară și o masă de 265 de ori mai mare decât steaua noastră de acasă. Odată masa sa a fost de 320 solare.

R136a1 face de fapt parte dintr-un grup dens de stele numit R136. Potrivit lui Paul Crowther, unul dintre descoperitori, „Planetele durează mai mult să se formeze decât o stea ca aceasta durează mai mult să trăiască și să moară. Chiar dacă ar exista planete acolo, nu ar exista astronomi pe ele, pentru că cerul nopții era la fel de strălucitor ca cerul din timpul zilei”.

Cele mai mari stele

În ciuda masei sale enorme, R136a1 nu este cea mai mare stea (după dimensiune). Există multe stele mai mari și toate sunt supergiganți roșii - stele care au fost mult mai mici toată viața până când au rămas fără hidrogen, au început să fuzioneze heliul și au început să crească temperatura și să se extindă. Soarele nostru se va confrunta în cele din urmă cu o soartă similară. Hidrogenul se va epuiza, iar steaua se va extinde, transformându-se într-o gigantă roșie. Pentru a deveni o supergigantă roșie, o stea trebuie să fie de 10 ori mai masivă decât Soarele nostru. Faza supergiantelor roșii este de obicei scurtă, durând doar câteva mii până la un miliard de ani. Acest lucru nu este mult după standardele astronomice.

Cele mai cunoscute supergiganți roșii sunt Alpha Antares și Betelgeuse, dar sunt și destul de mici în comparație cu cele mai mari. Găsirea celei mai mari supergigante roșii este un efort foarte inutil, deoarece dimensiunile exacte ale unor astfel de stele sunt foarte greu de estimat cu siguranță. Cele mai mari ar trebui să fie de 1500 de ori mai largi decât Soarele, poate mai mult.

Stele cu cele mai strălucitoare explozii

Fotonii de înaltă energie se numesc raze gamma. Ele se nasc ca urmare a exploziilor nucleare, așa că unele țări lansează sateliți speciali pentru a căuta raze gamma cauzate de testele nucleare. În iulie 1967, astfel de sateliți americani au detectat o explozie de raze gamma care nu a fost cauzată de o explozie nucleară. De atunci, au fost descoperite multe alte explozii similare. Ele sunt de obicei de scurtă durată, durând doar câteva milisecunde până la câteva minute. Dar foarte strălucitoare - mult mai strălucitoare decât cele mai strălucitoare stele. Sursa lor nu este pe Pământ.

Ce cauzează exploziile de raze gamma? Există o mulțime de presupuneri. Astăzi, majoritatea speculațiilor se rezumă la explozia de stele masive (supernove sau hipernove) în procesul de a deveni stele neutronice sau găuri negre. Unele explozii de raze gamma sunt cauzate de magnetare, un tip de stea neutronică. Alte explozii de raze gamma pot fi rezultatul fuzionarii a două stele neutronice într-una sau a unei stele care cade într-o gaură neagră.

Cele mai tari foste vedete

Găurile negre nu sunt stele, ci rămășițele de stele - dar sunt distractive de comparat cu stelele, deoarece astfel de comparații arată cât de incredibile pot fi ambele.

O gaură neagră este ceea ce se formează atunci când gravitația unei stele este suficient de puternică pentru a învinge toate celelalte forțe și pentru a face ca steaua să se prăbușească în sine până la un punct de singularitate. Cu o masă diferită de zero, dar cu volum zero, un astfel de punct ar avea teoretic o densitate infinită. Cu toate acestea, infiniturile sunt rare în lumea noastră, așa că pur și simplu nu avem o explicație bună pentru ceea ce se întâmplă în centrul unei găuri negre.

Găurile negre pot fi extrem de masive. Găurile negre descoperite în centrul galaxiilor individuale pot fi de zeci de miliarde de mase solare. Mai mult, materia de pe orbita găurilor negre supermasive poate fi foarte strălucitoare, mai strălucitoare decât toate stelele din galaxii. De asemenea, pot exista jeturi puternice în apropierea găurii negre, care se deplasează aproape cu viteza luminii.

Cele mai rapide stele care se mișcă

În 2005, Warren Brown și alți astronomi de la Centrul Harvard-Smithsonian pentru Astrofizică au anunțat descoperirea unei stele care se mișcă atât de repede încât a zburat din Calea Lactee și nu se va mai întoarce niciodată. Numele său oficial este SDSS J090745.0+024507, dar Brown a numit-o „stea necinstită”.

Au fost descoperite și alte stele care se mișcă rapid. Ele sunt cunoscute ca stele cu hipervelocitate sau stele ultrarapide. Până la jumătatea anului 2014, au fost descoperite 20 de astfel de stele. Majoritatea dintre ele par să provină din centrul galaxiei. Conform unei ipoteze, o pereche de stele strâns asociate (un sistem binar) a trecut în apropierea găurii negre din centrul galaxiei, o stea a fost capturată de gaura neagră, iar cealaltă a fost ejectată cu viteză mare.

Sunt stele care se mișcă și mai repede. De fapt, în general, cu cât o stea este mai departe de galaxia noastră, cu atât se îndepărtează mai repede de noi. Acest lucru se datorează expansiunii Universului, și nu mișcării stelei în spațiu.

Cele mai variabile stele

Luminozitatea multor stele fluctuează foarte mult atunci când sunt privite de pe Pământ. Sunt cunoscute ca stele variabile. Sunt multe dintre ele: doar în galaxia Calea Lactee sunt aproximativ 45.000 dintre ele.

Potrivit profesorului de astrofizică Coel Hellier, cele mai variabile dintre aceste stele sunt stelele variabile cataclismice sau explozive. Luminozitatea lor poate crește cu un factor de 100 în timpul zilei, poate scădea, crește din nou și așa mai departe. Astfel de stele sunt populare printre astronomii amatori.

Astăzi avem o bună înțelegere a ceea ce se întâmplă cu stelele variabile cataclismice. Sunt sisteme binare în care o stea este o stea obișnuită, iar cealaltă este o pitică albă. Materia dintr-o stea obișnuită cade pe un disc de acreție care orbitează în jurul piticii albe. Odată ce masa discului este suficient de mare, începe fuziunea, rezultând o creștere a luminozității. Treptat, sinteza se usucă și procesul începe din nou. Uneori o pitică albă se prăbușește. Există suficiente opțiuni de dezvoltare.

Cele mai neobișnuite vedete

Unele tipuri de stele sunt destul de neobișnuite. Nu au neapărat caracteristici extreme precum luminozitatea sau masa, sunt pur și simplu ciudate.

Ca, de exemplu, obiectele Torna-Zytkow. Ele sunt numite după fizicienii Kip Thorne și Anna Zhitkov, care au sugerat pentru prima dată existența lor. Ideea lor a fost că o stea neutronică ar putea deveni nucleul unei gigante roșii sau supergigante. Ideea este incredibilă, dar... un astfel de obiect a fost descoperit recent.

Uneori, două stele mari și galbene se învârt atât de aproape una de cealaltă încât, indiferent de materia care se află între ele, arată ca o alune cosmică uriașă. Sunt cunoscute doar două astfel de sisteme.

Steaua lui Przybylski este uneori citată ca exemplu de stea neobișnuită, deoarece lumina sa este diferită de cea a oricărei alte stele. Astronomii măsoară intensitatea fiecărei lungimi de undă pentru a afla din ce este făcută steaua. De obicei, aceasta nu este o problemă, dar oamenii de știință încă încearcă să înțeleagă spectrul stelei lui Przybylski.

Pe baza materialelor de pe listverse.com