Что такое звезда: как образуются и угасают звезды

Звезды — это одни из самых горячих объектов во Вселенной. С развитием технологических отраслей человек постоянно узнает нечто новое о светилах — их различие и особенности.

Почему звезды светятся

Если смотреть на небо невооруженным глазом, то можно созерцать лишь объекты, удаленные на 2000 световых лет. Что собой представляет звезда?

Небесные светила — это огромные шары плазмы или ионизированного газа.

Свет и тепло от них к нам идет из-за того, что в их недрах протекают или протекали термоядерные реакции, при которых выделяется огромное количества энергии и света.

Коперник считал, что все звезды находятся от нас на одинаковом расстоянии. Но это не так. Для того, чтобы зафиксировать эти расстояния, изобрели свою специфическую меру длины.

Световой год — это расстояние, которое проходит свет за 1 год земного времени. Свет от небесного тела распространяется со скоростью 300000 км/с.

Те звезды, которые вы видите на небе возможно уже погасли. Но свет от них все еще идет.

Это происходит потому, что эти небесные тела находятся от нас на расстоянии в несколько тысяч световых лет.

Звезды и галактики

Звезда формируется из огромного газопылевого облака. Каждая звездочка, которая выглядит точкой в небе, имеет свое прошлое и будущее.

Какого цвета звезды и почему они неодинаковые? Существуют разновидности звезд по спектральным классам.

Их всего 7. Объекты первой группы массивные. Самые горячие звезды имеют голубой цвет.

По мере продвижения к последнему классу меняются характеристики и цвет звезд, который становится красноватым.

В зависимости от стадии эволюции небесные тела различаются на несколько видов:

• обычные;
• желтые карлики;
• красные гиганты;
• белые карлики;
• красные карлики;
• коричневые карлики;
• сверхновые;
• нейтронные;
• пульсары;
• переменные.

Есть информация о том, что во Вселенной существует около 2 трлн. галактик и каждая из них по своему особенна и уникальна.

Галактика это гравитационно связанная система из звезд, планет, туманностей и многого другого. Они возникают из-за столкновения мелких звездных скоплений.

И через миллионы лет образуется полноценная галактика. В центре этих систем расположена сверхмассивная черная дыра.

Все галактики классифицируют:

1. Линзовидные и эллиптические. Эти галактики не имеют структуры, в них мало газа и пыли и в них почти не образуются звезды. Размер этих скоплений составляет от 30 до 700 тыс. световых лет в диаметре. Их меньше 15% во Вселенной.
2. Спиральные. Они очень активные, имеют богатую структуру и наполнены разными астрономическими объектами. Наша галактика Млечный Путь имеет диаметр 100000 световых лет. Похожих галактик 72 % от общего числа.
3. Неправильные галактики. У них видоизменено ядро и присутствует вращательная симметрия.

С помощью телескопа можно рассмотреть 4 галактики. Это Туманность Андромеды, Млечный Путь, Большое и Малое Магеллановы облака.

Самая близкая к нам галактика — это Туманность Андромеды.

А самая дальняя находится на расстоянии 13 млрд. световых лет, то есть она была образована через 400 млн. лет после большого взрыва.

Размеры, масса и светимость звезд

Каждая звезда в космосе характеризуется тремя основными параметрами:

1. Звездная величина. Это мера яркости звезд с точки зрения земного наблюдателя. Чем ярче объект, тем меньше его звездная величина.
2. Температура. Она варьируется от 2000°C до 100000°C и выше, которая повышается к центру ядра.
3. Масса. Отличается в зависимости от количества вещества, содержащегося в небесном теле. Измеряется в солнечных массах.
4. Плотность. Зависит от размера звезды. У гигантов она намного меньше, чем у средних и маленьких светил.
5. Диаметр. Варьируется от нескольких км до сотен миллионов км.

Светимость обозначает то количество света, которое отправляет единица площади звезды. Светимость солнца принята за 1. Она относится к желтым карликам.

Дальнейшее распределение по классам идет в зависимости от светимости и цвета звезды, который тождественен температуре. Размеры звезд — величина не постоянная и меняется за цикл их жизни.

Солнце — это сияющее небесное тело в центре Солнечной системы. Ее диаметр почти 1000400000 км. Чтобы добраться от одного полюса к другому нужно потратить 2 месяца. Также потребуется серьезная теплозащита.

Но Солнце — это не самое большое светило. Самые яркие звезды превышают размер Солнца. VV Цефея В по самым скромным подсчетам она больше Солнца в 13-25 раз.

Полярная звезда очень яркая потому, что она в 37 раз больше Солнца. Она находится от нас относительно недалеко. Звезда Туманности Пион одна из самых ярких во всей галактике млечного пути.

Она в 92 раза больше Солнца. Но это не предел. Например, звездный гигант Денеб более, чем в 2 раза превышает размер предыдущей. Диаметр Денеба в 203 раза превышает этот размер солнца.

Гигант Ро Кассиопеи больше размера Денеба, его радиус превосходит солнечный в 500 раз.

Существует мера длины как солнечный радиус. Он у гиганта Бетельгейзе составляет 995 этих мер.

Есть еще гиганты во Вселенной. Астрономы выяснили, что на пике пульсации их диаметры намного больше солнечного. Существуют объекты, превышающие размеры небесных светил. Это черная дыра Сомбреро.

Как и все черные дыры она была названа в честь галактики, в которой находится. Ее примерный диаметр почти 6 млрд. км.

Если звезда имеет приблизительно массу Солнца, то она будет жить несколько миллиардов лет. Затем станет красным гигантом.

Потом сбросив водородную оболочку, превратится в белого карлика. Звезды с большей массой живут дольше солнцеподобной звездочки. И через несколько млрд. лет они станут красными сверхгигантами.

Потом взорвутся и, в зависимости от массы, станут нейтронными телами или черными дырами.

Необычные звезды

Кварковые небесные тела это объект, в который может превратиться сверхплотная нейтронная звезда, если избавится от сильного давления собственного ядра.

В таком случае нейтроны распадаются на составляющие. Кварковая материя может одновременно находиться в состоянии гравитационного, ядерного и электромагнитного взаимодействия.

1. Звездные каннибалы. Это сверхгигант радиусом несколько астрономических единиц с пугающей светимостью. Ядром этого монстра является нейтронная звезда. Этот объект образуется при столкновении или слиянии гиганта и нейтронной звезды.
2. Квазизвезды. Они очень древние. Они сформировались при взрыве ядра протозвезды. Но вместо провала в черную дыру образовалась квазизвезда с ядром из черной дыры. Светимость такой звезды как у небольшой галактики, а продолжительность жизни около 1 млн. лет.

В будущем, по предположению ученых и разных теорий о звездах, появятся замороженные небесные светила, состоящие из тяжелых элементов.

Они будут поддерживать ядерный синтез при 0 и дышать облаками ледяных капель и постепенно вытеснят привычные светила.

Белые Карлики

Цикл красных гигантов заканчивается в тот момент, когда их масса становится огромной. Они как бы проваливаются внутрь себя. Благодаря новому сверхвзрыву, Вселенная получает остальные элементы таблицы Менделеева.

В зависимости от того, какая была звезда по размеру изначально, ее химический состав может быть разный. Если это был красный сверхгигант, то уже образовались тяжелые металлы, такие как углерод, неон, магний.

Взорвавшийся красный гигант сбрасывает внешний охладившийся слой, и в центре него образуется новое планетарное облако, из которого зарождается новая звезда. Красный гигант в свою очередь превращается в белого карлика.

97% звездных тел галактик превратятся в Белых Карликов потому, что их масса меньше 10 масс Солнца.

Эволюция белых карликов сводится к их остыванию за счет нейтринного излучения, что происходит очень долго. В них зарегистрировано рентгеновское излучение, источником которого является фотосфера.

По своей структуре это компактные звезды, но их радиус и светимость в 100 раз меньше Солнечного. Плотность вещества у них очень высокая. В Белом Карлике уже не идут термоядерные реакции.

Его свечение происходит от теплового излучения и за счет иррадирования нейтрино. Затем карлик эволюционирует в нейтронную, радиус которой 10-20 км.

Красные сверхгиганты

Во вселенной существуют разные типы звезд. Основа любой звездочки это облака из межзвездного газа и пыли.

Сначала было несколько элементов. Сейчас эти облака насыщены всем подряд вплоть до тяжелых металлов.

После конденсации пыли происходит их возгорание, выделение водорода в виде термоядерного синтеза. На этом цикл жизни желтых карликов, таких как Солнце, ограничивается.

Солнце вырабатывает энергию и производит тепло и свет. Но в атмосфере есть и другие элементы, а значит процесс продолжается.

Звезда переходит в следующий цикл — это красные карлики. Происходит тройная альфа реакция, при которой во Вселенную начинается выброс углерода и кислорода. Тот же процесс происходит и у красных сверхгигантов. И эта стадия не является терминальной стадией синтеза в звездах.

Красный гигант имеет колоссальную массу. Когда она начинает давить на углерод и кислород, к ним присоединяется гелий и начинается процесс образования более тяжелых элементов, таких как железо, кобальт и никель.

Звезды и скрытая масса Вселенной

Современные астрономические наблюдения указывают на то, что видимое вещество, а именно все звезды, планеты, межзвездные газы составляют только 1/6 часть массы вещества во Вселенной.

Помимо этого есть невидимое темное вещество или материя, количество которой в 5 раз больше привычного всем вещества.

Во Вселенной находится скрытая масса, которая увеличивает скорость вращения звезд при их удалении от центра галактик.

Наличие скрытой массы темной материи помогает объяснить тот факт, как Вселенная из очень равномерного состояния на момент испускания реликтового излучения, успела быстро сформировать ранние галактики

Кроме того, наблюдается такое явление как гравитационное линзирование.

Поэтому можно узнавать реальную массу галактик и их скоплений, которая оказывается гораздо больше чем то, что можно видеть. И эта масса отлично вписывается в модель с темной материей.

Природа темной материи одна из самых интересных и захватывающих загадок, которая стоит перед современной астрономией.

Как невооруженным глазом отличить планету от звезды на небе

Любуясь звездным небом можно увидеть, что некоторые объекты мерцают. Это звездочки. Они бликуют из-за преломления света, идущего от нее через воздушные потоки, которые бывают теплыми и холодными.

У горизонта звезды мерцают сильнее, так как между ними нашим глазом находится больше слоев атмосферы. Нет человека, не видевшего падающую звезду.

К глазу наблюдателя планеты находятся на более близком расстоянии, чем звезды, поэтому наш глаз различает их не как точки, а как светящиеся диски.

Падение яркости в одной точке компенсируется усилением яркости в другой. Из-за этого свет планет виден ровным и статичным.

Невооруженным глазом можно увидеть Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер, Сатурн и иногда Уран. Нептун находится вне досягаемости нашего зрения.