Коллектив авторов - Космос. От Солнца до границ неизвестного

Светимость – это технический термин для яркости: количество излучения в различных диапазонах спектра, излучаемого звездой. Звезды сильно отличаются по светимостям: если, например, на место Солнца поместить самую яркую звезду в Галактике, океаны Земли закипят, а ее скалы расплавятся. И наоборот, если бы наше Солнце мгновенно поменялось местами с самой слабой звездой, днем было бы темнее, чем в лунную ночь, а наши океаны замерзли бы. На диаграмме Г—Р звезды самой большой светимости располагаются в верхней части, а самые слабые звезды – в нижней ее части. Примерно посередине всего диапазона звездных светимостей располагается Солнце, занимая на диаграмме промежуточное положение.

Нетренированный глаз вряд ли различит на небе звезды других оттенков, кроме белого и желтого. На самом деле цвета звезд варьируются от голубого и белого до желтого, оранжевого и красного. По цвету звезды мы можем судить о температуре ее видимой поверхности. Температура оранжевых и красных звезд находится в диапазоне между 2000 °C и 5000 °C, у желтых звезд, таких как Солнце, температура от 5000 °C до 7500 °C, а бело-голубые звезды еще горячее: температура на их поверхности составляет от 7500 °C до 50 000 °C. На диаграмме Г—Р горячие голубые звезды оказываются с левой стороны, «теплые» желтые звезды – посередине, и холодные красные звезды – с правой стороны. Наше желтое Солнце занимает на диаграмме промежуточное положение не только по светимости, но и по цвету.

Температура звезды определяет ее цвет и наличие тех или иных линий в спектре, которые появляются от различных атомов и молекул. Астрономы используют эти линии для классификации спектрального типа звезды. Например, в спектрах белых звезд есть сильные спектральные линии водорода, в то время как в спектрах желтых звезд преобладают сильные линии кальция. Звезды классифицируются в соответствии со следующими основными спектральными классами.

O: Самые горячие звезды с наиболее голубым оттенком.

B: Многие яркие звезды, в том числе Спика, Регул, Ригель.

A: Белые звезды, которые вносят большой вклад в свечение нашей Галактики. В спектральный класс A входят звезды главной последовательности Сириус, Вега и Альтаир, а также Денеб – белый сверхгигант.

Рис. 5.1. Диаграмма Герцшпрунга – Расселла для звезд с разными светимостями и цветами.

F: Звезды с желтовато-белым оттенком. Две самые яркие звезды этого спектрального класса, видимые на Земле, – Канопус и Процион. Полярная звезда также относится к спектральному классу F.

G: Звезды этого спектрального класса отличаются желтовато-теплым оттенком. К ним относятся Солнце, Альфа Центавра A и Капелла (звезда-гигант).

K: К этому спектральному классу относятся звезды-гиганты, такие как Арктур и Альдебаран, а также более слабые звезды главной последовательности, называемые оранжевыми карликами (например, Эпсилон Эридана).

M: Некоторые звезды этого спектрального класса (например, Бетельгейзе и Антарес) являются холодными и красными сверхгигантами со светимостями, в десятки тысяч раз превышающими светимость Солнца; однако основные представители этого класса – красные карлики, слабые звезды на главной последовательности.

Впервые нанеся характеристики различных звезд на свою диаграмму, Герцшпрунг и Расселл к своему удивлению обнаружили, что положение звезд на этой диаграмме подчиняется определенным закономерностям. 95 % звезд сосредоточены в полосе, которая тянется по диагонали от верхнего левого края диаграммы (соответствующего ярким голубым звездам) к нижнему правому краю (где располагаются слабые красные звезды). Эта полоса называется главной последовательностью.

Источником энергии звезды главной последовательности являются реакции синтеза ядер атомов водорода в ядра гелия, происходящие в центре звезды. Чем больше масса звезды главной последовательности, тем жарче в ее центре и тем быстрее сгорает водород – поэтому массивные звезды самые горячие, голубые и яркие.

Масса желтых звезд главной последовательности примерно равна массе Солнца. Бело-голубые звезды более массивные, их масса может в сто и более раз превышать солнечную. Оранжевые и красные звезды главной последовательности менее массивные, масса некоторых из них – всего лишь 0,07 солнечной массы.