Hvězdy: typy hvězd a jejich klasifikace podle barvy a velikosti

Každý člověk ví, jak vypadají hvězdy na obloze. Drobné světla zářící studeným bílým světlem. Ve starověku lidé nemohli přijít s vysvětlením tohoto jevu. Hvězdy byly považovány za oči bohů, duše mrtvých předků, strážců a obránců, kteří chránili klid člověka v temnotě noci. Pak nikdo nemohl ani myslet, že Slunce je také hvězda.

Co je hvězda

Mnoho staletí uplynulo, než si lidé uvědomili, jaké jsou hvězdy. Druhy hvězd, jejich charakteristiky, reprezentace chemických a fyzikálních procesů, které se zde odehrávají - to je nová oblast znalostí. Starověcí astronomové si ani nedokázali představit, že taková hvězda není ve skutečnosti drobný plamen, ale nepředstavitelné rozměry koule horkého plynu, ve kterém dochází k reakcím termonukleární fúze. Existuje podivný paradox v tom, že tlumené světlo hvězd je oslnivou záři jaderné reakce a útulné slunečné teplo je obrovské teplo milionů Kelvinů.

Všechny hvězdy, které lze vidět na obloze pouhým okem, jsou v galaxii Mléčná dráha. Slunce je také součástí tohoto hvězdičkový systém, a nachází se na jeho okraji. Není možné si představit, jak by vypadala noční obloha, kdyby Slunce bylo v centru Mléčné dráhy. Konec konců, počet hvězd v této galaxii je přes 200 miliard.

Trochu o historii astronomie

Starověcí astronomové by také mohli říct o neobvyklých a zajímavých hvězdách na obloze. Již Sumerové vybrali jednotlivé souhvězdí a zodikální kruh, poprvé vypočítali rozdělení celkového úhlu 360⁰. Vytvořili také měsíční kalendář a mohli je synchronizovat se solárním kalendářem. Egypťané věřili, že Země je uvnitř centrum vesmíru, ale věděli, že Merkur a Venuše se točí okolo Slunce.

V Číně se astronomie jako věda konala na konci III. Tisíciletí př. Nl. e. a první observatoře se objevily ve 12. století. BC. e. Studovali měsíční a sluneční zatmění, přičemž byli schopni pochopit jejich příčinu a dokonce vypočítaly předpovědní data, proudy meteoritů a trajektorie komet.

Starověké Inkové věděly o rozdílech mezi hvězdami a planetami. Existují nepřímé důkazy, že Galilejci věděli měsíce Jupitera a vizuální rozostření obrysů disku Venuše způsobené přítomností atmosféry na planetě.

Starověcí Řekové dokázali dokázat sférický charakter Země, předkládali předpoklad heliocentriktivity systému. Snažili se vypočítat průměr Slunce, i když to bylo špatné. Ale Řekové byli první, kdo se v zásadě domnívali, že Slunce je větší než Země, dříve než se vše, opírající se o vizuální pozorování, zvažovalo jinak. Řecký hipparchus poprvé vytvořil katalog svítidel a vybral různé druhy hvězd. Klasifikace hvězd v této vědecké práci se opírala o intenzitu záře. Hipparchus identifikoval 6 tříd jasu, celkem v katalogu bylo 850 světel.

Co věnovali starí astronomové

Původní klasifikace hvězd byla založena na jejich jasnosti. Koneckonců, toto kritérium je jediné dostupné pro astronoma vyzbrojeného pouze dalekohledem. Nejjasnější nebo jedinečné viditelné vlastnosti hvězd dokonce získaly vlastní jména a každý národ má své vlastní. Takže Deneb, Rigel a Algol - jména jsou arabština, Sirius - latina a Antares - řečtina. Polární hvězda v každém národě má své vlastní jméno. To je možná jedna z nejdůležitějších hvězd v "praktickém smyslu". Jeho souřadnice na noční obloze se nemění ani přes rotaci země. Pokud se ostatní hvězdy pohybují po obloze, projíždí cestou od východu k západu slunce, Severní hora nezmění svou polohu. Proto jej používali námořníci a cestující jako spolehlivý průvodce. Mimochodem, na rozdíl od rozšířené chyby, to není nejjasnější hvězda na obloze. Polární hvězda se v žádném případě neobjevuje - ani ve velikosti, ani v intenzitě luminiscence. Najdete ji pouze tehdy, pokud víte, kde hledat. Je umístěn na samém konci "kbelíkové rukojeti" Little Ursa.

Jaký je základ hvězdné klasifikace

Moderní astronomové, kteří odpovídají na otázku, jaké druhy hvězd jsou, se pravděpodobně nezmiňují o jasu záři nebo o umístění na noční obloze. Pokud není v pořadí historické exkurze nebo v přednášce určeném pro publikum velmi vzdálené od astronomie.

Moderní klasifikace hvězd je založena na jejich spektrální analýze. V tomto případě jsou většinou indikována hmotnost, svítivost a poloměr nebeského těla. Všechny tyto ukazatele jsou dány ve vztahu k Slunci, tj. Její charakteristiky jsou považovány za měrné jednotky.

Klasifikace hvězd je založena na kritériu absolutní velikosti. To je zřejmý stupeň jasu nebeské tělo bez atmosféry, konvenčně umístěné ve vzdálenosti 10 parseků od pozorovacího bodu.Kromě toho se berou v úvahu variabilita jasu a velikosti hvězdy. Typy hvězd jsou nyní určovány svou spektrální třídou a již podrobnější - podtřída. Astronomové Russell a Hertzsprung nezávisle analyzovali vztah mezi světelností, absolutní hvězdnou magnitudou, teplotním povrchem a spektrální třídou svítidel. Postavili diagram s odpovídajícími osami souřadnic a zjistili, že výsledek není chaotický vůbec. Svítidla na grafu byly jasně rozlišitelné skupiny. Schéma umožňuje, s vědomím spektrální třídy hvězdy, určit s přibližnou přesností absolutní hvězdnou velikost.

Jak se rodí hvězdy

Toto schéma sloužilo jako vizuální důkaz ve prospěch moderní teorie evoluce dat nebeských těles. Graf jasně ukazuje, že nejpočetnější třídou jsou ty, které souvisejí s takzvanou hlavní sekvencí hvězdy. Druhy hvězd patřících do tohoto segmentu jsou v nejrozšířenějším bodě vývoje ve vesmíru. Jedná se o stupeň vývoje svítidla, ve kterém je energie vynaložená na záření kompenzována termonukleární reakcí. Délka pobytu v této fázi vývoje je dána hmotností nebeského těla a podílem prvků těžších než hélium.

Univerzálně přijatá teorie evoluce hvězd říká, že na počátku Stádia vývoje hvězdy představuje vyčerpaný obří plynový oblak. Pod vlivem vlastní gravitace se kontrahuje, postupně se stává sférou. Čím silnější je komprese, tím intenzivnější je gravitační energie v tepelné. Plyn se zahřívá a když teplota dosáhne 15-20 milionů K, nastane termonukleární reakce u novorozené hvězdy. Poté se proces gravitační kontrakce přeruší.

Hlavní období života hvězdy

Zpočátku v čelech mladého lunaru převažují reakce vodíkového cyklu. Toto je nejdelší období života hvězdy. Typy hvězd, které jsou v této fázi vývoje, jsou zastoupeny v nejvíce masivní hlavní sekvenci diagramu popsané výše. Z času na čas vodík v jádře hvězdy končí a přemění se na hélium. Poté je termonukleární spalování možné pouze na obvodu jádra. Hvězda se stává světlejším, jeho vnější vrstvy se značně rozšiřují a teplota klesá. Nebeské tělo se změní v červeného obra. Toto období života hvězdy mnohem kratší než předchozí. Jeho další osud byl jen málo studován. Existují různé předpoklady, ale spolehlivé potvrzení ještě nebyly přijaty. Nejběžnější teorie spočívá v tom, že když se helium stává příliš mnoho, hvězdné jádro, které neudržuje svou vlastní masu, se zmenšuje. Teplota stoupá, dokud hélium nevstoupí do termonukleární reakce. Obrovské teploty vedou k dalšímu rozšíření a hvězda se změní na červeného obra. Budoucí osud svítidla podle vědců závisí na jeho hmotě. Ale teorie týkající se této skutečnosti jsou jen výsledkem počítačového modelování, což není potvrzeno pozorováním.

Chladicí hvězdy

Předpokládá se, že červené obry s malou hmotností se zmenší, změní se na trpaslíky a postupně se ochlazují. Střední-hromadné hvězdy mohou být transformovány do planetární mlhoviny, zatímco v centru tohoto vzdělání bude jádro, které ztratilo vnější skořápky, bude i nadále existovat, postupně ochlazovat a přeměňovat se na bílého trpaslíka. Pokud centrální hvězda vydává významné infračervené záření, vzniknou podmínky pro aktivaci planetové mlhoviny vesmírného maseru v expanzní plynové obálce.

Masivní svítidla, stlačení, mohou dosáhnout takové úrovně tlaku, že se elektrony doslova mísí s atomovými jádry a stávají se neutrony. Od té doby tyto částice nemají síly elektrostatického odpuzování, hvězda se může uzavřít na několik kilometrů. Současně jeho hustota překročí hustotu vody o 100 milionů. Taková hvězda se nazývá neutron a ve skutečnosti je obrovským atomovým jádrem.

Nadměrné hvězdy nadále existují, postupně syntetizují v procesu termonukleárních reakcí z hélia - uhlíku, pak z kyslíku - z křemíku a nakonec ze železa. V tomto stádiu termonukleární reakce nastává výbuch supernovy. Supernovy se mohou zase stane neutronovými hvězdami, nebo jestliže jejich hmotnost je dostatečně velká, pokračují v uzavírání kontraktu na kritický limit a vytvářejí černé díry.

Rozměry

Klasifikace hvězd podle velikosti může být provedena dvěma způsoby. Fyzická velikost hvězdy může být určena poloměrem. Jednotkou měření v tomto případě je poloměr Slunce. Tam jsou trpaslíci, hvězdy střední velikosti, obři a supergianty. Mimochodem, samotné slunce je jen trpaslík. Poloměr neutronových hvězd může dosáhnout jen pár kilometrů. A v supergiantu se úplně vejde do oběžné dráhy planety Mars. Velikost hvězdy lze také chápat jako její hmotnost. Úzce souvisí s průměrem světla. Čím vyšší je hvězda, tím nižší je hustota a naopak, tím menší je světlo, tím vyšší je hustota. Toto kritérium není příliš virulentní. Hvězdy, které by byly více či méně než Slunce 10 krát, velmi málo. Většina svítidel se vejde do intervalu od 60 do 0,03 slunečních hmot. Hustota Slunce, přiřazená k počátečnímu indexu, je 1,43 g / cm³. Hustota bílých trpaslíků dosahuje 10^12. g / cm³, a hustota vzácných supergiantů může být o několik miliónů méně než hustota slunečního záření.

Ve standardní klasifikaci hvězd vypadá systém distribuce hmoty následovně. Mezi malé patří světlo s hmotností od 0,08 do 0,5 solární. Mírné - od 0,5 do 8 slunečních hmot a masivní - od 8 nebo více.

Klasifikace hvězd. Od modré k bílé

Klasifikace hvězd podle barvy je ve skutečnosti založena nejen na viditelné záři těla, ale na spektrálních charakteristikách. Emisní spektrum objektu je určeno chemickým složením hvězdy a jeho teplota závisí na ní.Nejběžnější je klasifikace Harvard, vytvořená na počátku 20. století. Podle tehdejších přijatých standardů klasifikace hvězd barevně naznačuje rozdělení na 7 typů.

Proto jsou hvězdy s nejvyšší teplotou od 30 do 60 tisíc K klasifikovány jako svítidla třídy A. Jsou modré barvy, hmotnost těchto nebeských těles dosáhne 60 slunečních hmot (m) a poloměr je 15 poloměrů slunečního svitu (str. p.). Vodíkové a héliové vedení ve svém spektru jsou spíše slabé. Světelnost těchto nebeských objektů může dosáhnout 1 milion 400 tisíc solárních světelných zdrojů (str.).

Hvězdy třídy B obsahují hvězdy o teplotě 10 až 30 tisíc K. Jsou to nebeské tělesa bílé a modré barvy, jejich hmotnost začíná od 18 sekund. m a poloměr je od 7 s. m. Nejmenší svítivost objektů této třídy je 20 tisíc s. a vodíkové linky ve spektru jsou zesíleny a dosahují průměrných hodnot.

Hvězdy třídy A mají teploty v rozmezí od 7,5 do 10 tisíc K, jsou bílé. Minimální hmotnost takových nebeských těles začíná od 3,1 sekundy. m a poloměr je od 2,1 s. str. Světelnost objektů se pohybuje v rozmezí od 80 do 20 tisíc s. s. Vodíkové linie v spektru těchto hvězd jsou silné, existují linie kovů.

Objekty třídy F jsou ve skutečnosti žluto-bílé, ale vypadají bíle. Jejich teplota se pohybuje od 6 do 7 500 K, hmotnost se pohybuje od 1,7 do 3,1 cm, poloměr se pohybuje od 1,3 do 2,1 sekundy. str. Světelnost těchto hvězd se pohybuje od 6 do 80 s. s. Vodíkové linky v spektru oslabují, linie kovů jsou naopak zesíleny.

Takže všechny druhy bílých hvězd spadají do mezí tříd od A do F. Dále podle klasifikace následují žluté a oranžové svítidla.

Žluté, oranžové a červené hvězdy

Typy barev hvězd se rozdělují z modré na červenou, protože teplota klesá a velikost a světelnost objektu se snižuje.

Hvězdy třídy G, ke které patří Slunce, dosahují teploty od 5 do 6 tisíc K, jsou žluté. Hmotnost takových předmětů je od 1,1 do 1,7 sekundy. m, poloměr je od 1,1 do 1,3 s. str. Světelnost je od 1,2 do 6 s. s. Spektrální linie hélia a kovů jsou intenzivní, vodíkové linky jsou stále slabší.

Svítidla patřící do třídy K mají teplotu od 3,5 do 5 tisíc K. Vypadají žlutožlutě, ale pravá barva těchto hvězd je oranžová. Poloměr těchto objektů je v rozmezí od 0,9 do 1,1 s. p., hmotnost - od 0,8 do 1,1 s. m. Jas se pohybuje od 0,4 do 1,2 s. s. Vodíkové linky jsou téměř neviditelné, kovové linky jsou velmi silné.

Nejchladnější a nejmenší hvězdy jsou třídy M. Jejich teplota je pouze 2,5 - 3,5 tisíc K a zdá se být červená, i když ve skutečnosti jsou tyto objekty oranžově červené. Hmota hvězd je v intervalu od 0,3 do 0,8 s. m, poloměr je od 0,4 do 0,9 s. str. Světelnost je pouze 0,04-0,4 s. s. Jsou to umírající hvězdy. Je chladnější než jejich nově objevené hnědí trpaslíci. Pro ně byla přidělena samostatná třída M-T.