И звезды любят порядок
Уже к началу XX века до многих звезд удалось измерить расстояния, что позволило вычислить их абсолютные звездные величины, то есть тот блеск, который имели бы звезды, если бы находились от нас на одинаковом расстоянии. Благодаря этому были оценены светимости звезд — было установлено, во сколько раз та или иная звезда ярче или слабее Солнца. В то же самое время были научены спектры звезд и определены их поверхностные температуры. И тогда всю совокупность звезд с известными физическими характеристиками стали анализировать два астронома — датчанин Эниар Герцегтрунг (1873—1967) и американец Генри Россел (1877-1957). Независимо друг от друга они построили диаграмму «спектр-светимость». На нижней горизонтальной оси диаграммы отложили спектральные классы звезд, а на левой вертикальной оси — их светимости (светимость Солнца была принята за единицу). Затем они нанесли па диаграмму каждую изученную звезду в соответствии с ее температурой (спектром) и светимостью (абсолютной звездной величиной).
Если бы между спектральными классами и светимостями звезд не существовало никакой зависимости, то в расположении звезд-точек на диаграмме не прослеживались бы никаких закономерностей. Но звезды не заполняют беспорядочно всю ее площадь, а располагаются вдоль довольно узких полос. Каждую такую полосу принято называть последовательностью. И чем выше расположены па диаграмме звезды, тем больше их светимость, а чем они левее, тем выше их температура.
Подавляющее большинство звезд принадлежат так называемой главной последовательности. Она простирается через всю диаграмму — от левого верхнего угла к правому нижнему. В нее входят звезды различной светимости п всех спектральных классов, от горячих голубоватых гигантов до красных карликов. К числу звезд главной последовательности принадлежит и наше Солнце. Звезды со светимостью, близкой к солнечной и ниже ее, называются звездами-карликами. Среди них есть желтые карлики (спектрального класса G) и красные карлики (спектральных классов К и М). Солнце — желтый карлик.
От главной последовательности, в том месте, где находятся светло-желтые и желтые звезды, вправо вверх отходит ветвь красных гигантов. В самом верху диаграммы расположена последовательность сверхгигантов — звезд наибольшей светимости. Наконец, из левой нижней части диаграммы особняком сгруппировались весьма необычные звезды — белые карлики.
Если не принимать в расчет белые карлики, то, белые звезды обладают самой большой светимостью. A вот желтые и еще в большей степени красные звезды встречаются либо как карлики, либо как гиганты. С промежуточной светимостью таких звезд нет вовсе.
Из-за колоссальной удаленности большинства звезд астрономы лишены возможности измерить их параллаксы, то есть определить расстояния до этих звезд и, следовательно, оценить их светимости. Однако спектры далеких звезд могут быть вполне доступны для изучения. В таком случае, получив спектр далекого светила, необходимо воспользоваться диаграммой «спектр-светимость». Ведь каждому спектральному классу соответствует определенная светимость. Поэтому светимость звезды можно определить из диаграммы (с точностью до 20 %), а узнав светимость, вычислить и расстояние до звезды. Так узнают расстояния до далеких белых гигантов. А как быть с желтыми звездами и особенно с оранжевыми и красными? Принадлежа к одному и тому же спектральному
классу, они резко делятся на гигантов и карликов. Как распознать, какая перед тобой звезда?
И вот тут-то астрофизикам помогла спектроскопия. Было замечено, что у звезд-«близнецов», которые при первом знакомстве кажутся очень похожими и относятся к одному и тому же спектральному классу, форма линий в их спектрах разная. У гигантов линии поглощения резкие и тонкие, а в спектрах карликов — размытые. Это и помогло исследователям безошибочно разделить сомнительные звезды на гигантов и карликов — отнести к нужной последовательности.
Подсчеты показали, что в нашей Галактике вблизи Солнца па одного сверхгиганта приходится около 1 тыс. звезд-гигантов, около 1 млн белых карликов и около 10 млн звезд главной последовательности. Наиболее многочисленными оказались красные карлики — звезды с самой низкой светимостью. Самые же редкие звезды — сверхгиганты.
Таким образом, природа не допускает существования любых звезд. Другими словами, звезды, принадлежащие к определенному спектральному классу, не могут иметь произвольную светимость, и наоборот, звезды с определенной светимостью не могут иметь любую температуру. Есть звезды только с определенными соотношениями светимости и температуры. Видимо, при иных соотношениях физических характеристик звезды неустойчивы. Поэтому их и нет во Вселенной.
|
|
Читайте в рубрике «Небо, Солнце и звезды»: |