Білі зірки: назви, опис, характеристики

Якщо уважно придивитися до нічного неба, легко помітити, що зірки, що дивляться на нас, розрізняються за кольором. Голубуваті, білі, червоні, вони світять рівному або мерехтять, подібно ялинковій гірлянді. В телескоп відмінності в кольорі стають більш очевидними. Причина, яка призвела до такого різноманітності, криється в температурі фотосфери. І, всупереч логічному припущенням, самими гарячими є не червоні, а сині, біло-блакитні і білі зірки. Але про все по порядку.

Спектральна класифікація

Зірки — це величезні розжарені кулі, які складаються з газу. Те, якими ми бачимо їх з Землі, залежить від безлічі параметрів. Наприклад, зірки насправді не мерехтять. Переконатися в цьому дуже легко: достатньо згадати Сонце. Ефект мерехтіння виникає з-за того, що світло, що йде від космічних тіл до нас, долає міжзоряну середу, повну пилу і газу. Інша справа - колір. Він є наслідком нагріву оболонок (особливо фотосфери) до певних температур. Істинний колір може відрізнятися від видимого, але різниця, як правило, невелика.


Сьогодні у всьому світі використовується гарвардська спектральна класифікація зір. Вона є температурної і ґрунтується на вигляді і відносної інтенсивності ліній спектра. Кожному класу відповідають зірки певного кольору. Розроблена класифікація була в обсерваторії Гарварду в 1890-1924 рр.

Один Бритий Англієць Фініки Жував Як Морква

Основних спектральних класів сім: O—B—A—F—G—K—M. Ця послідовність відображає поступове зниження температури (від О до М). Для її запам'ятовування існують спеціальні мнемонічні формули. Російською мовою одна з них звучить так: «Один Бритий Англієць Фініки Жував Як Морква». До цих класів додаються ще два. Літерами C та S позначаються холодні світила з смугами окислів металу в спектрі. Розглянемо зоряні класи докладніше:

Клас характеризується найвищою температурою поверхні (від 30 до 60 тисяч Кельвінів). Зірки такого типу перевищують Сонце за масою в 60 а по радіусу — в 15 разів. Їх видимий колір — блакитний. За світністю вони випереджають нашу зірку більш ніж у мільйон разів. Блакитна зірка HD93129A, що відноситься до цього класу, характеризується одним з найбільших показників світності серед відомих космічних тел. За цим показником вона випереджає Сонце в 5 мільйонів разів. Блакитна зірка розташовується на відстані 75 тисяч світлових років від нас.

Клас має температурою в 10-30 тисяч Кельвінів, масою, 18 разів перевищує аналогічний параметр Сонця. Це біло-блакитні і білі зірки. Їх радіус більше, ніж у Сонця, у 7 разів.

Клас А характеризується температурою в 75-10 тисяч Кельвінів, радіусом і масою, що перевищує в 21 і 31 разів відповідно аналогічні параметри Сонця. Це білі зірки.

Клас F: температура 6000-7500 К. Маса більше сонячної в 17 разів, а радіус — в 13. З Землі такі зірки виглядають також білими, їх істинний колір — жовтувато-білий.

Клас G: температура 5-6 тисяч Кельвінів. До цього класу належить Сонце. Видимий і істинний колір таких зірок — жовтий.

Клас: температура 3500-5000 К. Радіус і маса менше сонячних, становлять 09 і 08 від відповідних параметрів світила. Видимий із Землі колір цих зірок - жовтувато-оранжевий.

Клас М: температура 2-35 тисячі Кельвінів. Маса і радіус — 03 і 04 від аналогічних параметрів Сонця. З поверхні нашої планети вони виглядають червоно-помаранчевими. До класу М належать Бета Андромеди і Альфа Лисички. Яскрава червона зірка, знайома багатьом, — це Бетельгейзе (альфа Оріона). Краще всього шукати її на небі взимку. Червона зірка розташована вище і трохи лівіше пояса Оріона.

Кожен клас поділяється на підкласи від 0 до 9 тобто від найгарячіших до найхолодніших. Номери зірок позначають приналежність до певного спектрального типу і ступінь нагріву фотосфери за порівняно з іншими світилами в групі. Наприклад, Сонце відноситься до класу G2.

Візуальні білі

Таким чином, класи зірок з B з F з Землі можуть виглядати білими. І тільки об'єкти, що відносяться до А-типу, мають таку забарвлення насправді. Так, зірка Саїф (сузір'я Оріон) і Алголь (бета Персея) спостерігачеві, не збройного телескопом, здадуться білими. Вони відносяться до спектрального класу B. Їх істинний колір - біло-блакитний. Також здаються білими Мифрак і Процион, найяскравіші зірки в небесних малюнках Персей і Малий Пес. Однак їх істинний колір ближче до жовтого (клас F). Чому зірки білі для земного спостерігача? Колір спотворюється із-за величезної відстані, що відділяє нашу планету від подібних об'єктів, а також об'ємних хмар пилу і газу, нерідко зустрічаються в космосі.

Клас А

Білі зірки характеризуються не настільки високою температурою, як представники класу і Ст. Їх фотосфера нагрівається до 75-10 тисяч Кельвінів. Зірки спектрального класу А значно більше Сонця. Їх світність також більше — приблизно в 80 разів. В спектрах А-зірок сильно виражені лінії водню серії Бальмера. Лінії інших елементів помітно слабші, проте вони стають більш суттєвими по мірі просування від підкласу А0 до А9. Для гігантів і надгігантів, що належать до спектрального класу А, характерні менш виражені лінії водню, ніж для зірок головної послідовності. У разі цих світил більш помітними стають лінії важких металів.
До спектрального класу А відноситься чимало пекулярних зірок. Таким терміном позначають світила, що володіють помітними особливостями в спектрі і фізичних параметрах, що ускладнює їх класифікацію. Наприклад, досить рідкісні зірки типу лямбды Волопаса характеризуються недоліком важких металів і дуже повільним обертанням. У число пекулярних світил входять і білі карлики. Класу А належать такі яскраві об'єкти нічного неба, як Сіріус, Менкалинан, Аліот, Кастор і інші. Познайомимося з ними ближче.

Альфа Великого Пса

Сіріус — найяскравіша, хоча і не найближча зірка на небі. Відстань до нього — 86 світлових року. Для земного спостерігача він здається настільки яскравим тому, що має значні розміри і все-таки видалений не так значно, як багато хто інші великі і яскраві об'єкти. Найближча до Сонця зірка альфа Центавра. Сіріус в цьому списку знаходиться на п'ятому місці. Відноситься він до сузір'я Великого Пса і являє собою систему з двох компонентів. Сіріус А і Сіріус В розділені відстанню в 20 астрономічних одиниць і обертаються з періодом трохи менше 50 років. Перший компонент системи — зірка головної послідовності, належить спектрального класу А1. Його маса в два рази перевищує сонячну, а радіус — в 17 разів. Саме його можна спостерігати неозброєним оком з Землі. Другий компонент системи — білий карлик. Зірка Сіріус В практично дорівнює нашого світила по масі, що нетипово для таких об'єктів. Зазвичай білі карлики характеризуються масою 06-07 сонячних. При цьому розміри Сіріуса В наближені до земних. Передбачається, що стадія білого карлика почалася для цієї зірки приблизно 120 мільйонів років тому. Коли Сіріус В розташовувався на головній послідовності, він, ймовірно, представляв собою світило з масою 5 сонячних і ставився до спектрального класу Ст. Сіріус А, за підрахунками вчених, перейде на наступну стадію еволюції приблизно через 660 млн років. Тоді він перетвориться на червоного гіганта, а ще трохи пізніше — в білого карлика, як і його компаньйон.

Альфа Орла

Як і Сіріус, багато білі зірки, назви яких наведені нижче, з-за яскравості і частого згадки на сторінках науково-фантастичної літератури добре знайомі не тільки людям, що захоплюються астрономією. Альтаїр — одне з таких світил. Альфа Орла зустрічається, наприклад, у Урсули ле Гуїн і Стивина Кінга. На нічному небі ця зірка хороша помітна з-за яскравості і відносно близького розташування. Відстань, що розділяє Сонце і Альтаїр, становить 168 світлових років. Із зірок спектрального класу А ближче до нас тільки Сіріус. Альтаїр за масою перевищує Сонце в 18 разів. Його характерною особливістю є дуже швидке обертання. Один оборот навколо осі зірка робить менше ніж за дев'ять годин. Швидкість обертання в районі екватора — 286 км/с. Як результат «шустрий» Альтаїр сплюснут з полюсів. Крім того, з-за эллиптичной форми від полюсів до екватора знижується температура і яскравість зірки. Цей ефект названий «гравітаційним потемнінням». Ще одна особливість Альтаїра в тому, що його блиск змінюється з часом. Він відноситься до змінних типу дельти Щита.

Альфа Ліри

Вега — найбільш вивчена зірка після Сонця. Альфа Ліри — перша зірка, у якої визначили спектр. Вона ж стала другим після Сонця, світилом, відображеним на фотографії. Вега увійшла до числа перших зірок, до яких вчені виміряли відстань методом парлакса. Тривалий період яскравість світила приймалася за 0 при визначенні зоряних величин інших об'єктів. Добре знайома альфа Ліри і астроному-любителю, і пересічному спостерігачеві. Вона є п'ятою за яскравості серед зірок, входить в астеризм Літній трикутник разом з Альтаиром і Денеб. Відстань від Сонця до Веги - 253 світлових року. Її екваторіальний радіус і маса більше аналогічних параметрів нашого світила в 278 і 23 разу відповідно. Форма зірки далека від ідеальної кулі. Діаметр в районі екватора помітно більше, ніж біля полюсів. Причина — величезна швидкість обертання. На екваторі вона досягає 274 км/с (для Сонця цей параметр дорівнює трохи більше двох кілометрів в секунду). Одна з особливостей Веги — навколишній її пиловий диск. Імовірно, що він виник в результаті великого числа зіткнень комет і метеоритів. Пиловий диск обертається навколо зірки і розігрівається під дією її випромінювання. В результаті зростає інтенсивність інфрачервоного випромінювання Веги. Не так давно в диску були виявлені несиметричності. Ймовірне їх пояснення — наявність у зірки принаймні однієї планети.

Альфа Близнюків

Другий за яскравості об'єкт в сузір'ї Близнюків — це Кастор. Він так само, як і попередні світила, належить до спектрального класу А. Кастор — одна з найяскравіших зірок нічного неба. У відповідному списку він розташовується на 23 місці. Кастор являє собою кратну систему, що складається з шести компонентів. Два основні елемента (Кастор А і Кастор В) обертаються навколо загального центру мас з періодом 350 років. Кожна з двох зірок є спектральної-подвійний. Компоненти Кастора А і Кастора В менш яскраві і відносяться приблизно до спектрального класу М. Кастор З не відразу був пов'язаний з системою. Спочатку він позначався як самостійна зірка YY Близнюків. В процесі досліджень цієї області неба стало відомо, що це світило фізично пов'язано з системою Кастора. Зірка обертається навколо загального для всіх компонентів центру мас з періодом в декілька десятків тисяч років і також є спектральної-подвійний.

Бета Візничого

Небесний малюнок Візничого включає приблизно 150 «точок», багато з них — це білі зірки. Назви світил мало що скажуть людині, далекій від астрономії, але це не применшує їх значення для науки. Самим яскравим об'єктом небесного малюнка, що належать до спектрального класу А, є Менкалинан або бета Візничого. Ім'я зірки в перекладі з арабської означає «плече володаря вуздечка». Менкалинан — потрійна система. Два її компонента — субгиганты спектрального класу А. Яскравість кожного з них перевищує аналогічний параметр Сонця у 48 разів. Вони розділені відстанню в 008 астрономічні одиниці. Третій компонент — це червоний карлик, віддалений від пари на 330 а. е.

Епсілон Великої Ведмедиці

Найяскравіша «точка», мабуть, найбільш відомому сузір'ї північного неба (Велика Ведмедиця) — це Аліот, також відноситься до класу А. Видима величина — 176. В списку найяскравіших світил зірка займає 33 місце. Аліот входить в астеризм Великий ківш і розташовується ближче інших світил до чаші. Спектр Алиота характеризується незвичайними лініями, що хитаються з періодом в 51 дня. Передбачається, що особливості пов'язані з впливом магнітного поля зірки. Коливання спектру, за останніми даними, можуть виникати з-за близького розташування космічного тіла з масою майже 15 мас Юпітера. Чи Так це, поки що загадка. Її, як і інші таємниці зірок, астрономи намагаються зрозуміти кожен день.

Білі карлики

Розповідь про білих зірок буде неповним, якщо не згадати про ту стадії еволюції світил, яка позначається як «білий карлик». Назву свою такі об'єкти отримали з-за того, що перші виявлені з них належали спектрального класу А. Це був Сіріус і 40 Ерідана Ст. На сьогоднішній день білими карликами називають один з варіантів фінальної стадії життя зірки. Зупинимося більш докладно на життєвому циклі світил.

Зоряна еволюція

За одну ніч зірки не народжуються: кожна з них проходить кілька стадій. Спочатку хмара газу і пилу починає стискатися під дією власних сил тяжіння. Повільно воно набуває форми кулі, при цьому енергія гравітації перетворюється в тепло — зростає температура об'єкта. В той момент, коли вона досягає величини в 20 мільйонів Кельвінів, починається реакція ядерного синтезу. Ця стадія і вважається початком життя повноцінної зірки. Велику частину часу світила проводять на головній послідовності. В їх надрах постійно йдуть реакції водневого циклу. Температура зірок при цьому може відрізнятися. Коли в ядрі закінчується весь водень, починається нова стадія еволюції. Тепер пальним стає гелій. При цьому зірка починає розширюватися. Її світність збільшується, а температура поверхні, навпаки, падає. Зірка сходить з головної послідовності і стає червоним гігантом. Маса гелиевого ядра поступово збільшується, і воно починає стискатися під власною вагою. Стадія червоного гіганта закінчується набагато швидше, ніж попередня. Шлях, по якому піде подальша еволюція, залежить від початкової маси об'єкта. Маломасивні зірки на стадії червоного гіганта починають роздуватися. В результаті цього процесу об'єкт скидає оболонки. Утворюється планетарна туманність і оголене ядро зірки. У такому ядрі завершилися всі реакції синтезу. Воно називається гелієвим білим карликом. Більш масивні червоні гіганти (до певної межі) еволюціонують у вуглецевих білих карликів. В їх ядрах присутні більш важкі елементи, ніж гелій.

Характеристики

Білі карлики — тіла, по масі, як правило, дуже близькі до Сонця. При цьому їх розмір відповідає земній. Колосальна щільність цих космічних тіл і відбуваються у їхніх надрах процеси нез'ясовні з погляду класичної фізики. Таємниці зірок допомогла розкрити квантова механіка. Речовина білих карликів являє собою електронно-ядерну плазму. Сконструювати його навіть в умовах лабораторії практично неможливо. Тому багато характеристики таких об'єктів залишаються незрозумілими. Навіть якщо вивчати всю ніч зірки, виявити хоча б один білий карлик без спеціальної апаратури не вийде. Їх світність значно менше сонячної. За підрахунками вчених, білі карлики складають приблизно від 3 до 10% всіх об'єктів Галактики. Однак на сьогоднішній день знайдено лише ті з них, які розташовані не далі, ніж на відстані 200-300 парсеків від Землі. Білі карлики продовжують еволюціонувати. Відразу після утворення вони мають високу температуру поверхні, але швидко остигають. Через кілька десятків мільярдів років після освіти, відповідно до теорії, білий карлик перетворюється в чорного карлика — не випромінює видиме світло тіло. Біла, червона або синя зірка для спостерігача відрізняються перш за все кольором. Астроном дивиться глибше. Колір для нього відразу багато розповідає про температурі, розмірах і масі об'єкта. Блакитна або світла синя зірка — велетенський розпечений куля, за всіма параметрами сильно випереджає Сонце. Білі світила, приклади яких описані в статті, дещо менше. Номери зірок у різних каталогах також багато повідомляють професіоналам, але далеко не все. Велика кількість відомостей про життя далеких космічних об'єктів або ще не отримали пояснення, або залишаються навіть не виявленими.